基于步進電機的新型直翼擺線推進器研究.pdf

1、船舶工業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要帶動性產業(yè)，是國家安全保障的核心產業(yè)，也是海洋開發(fā)的基礎裝備產業(yè)。隨著深海石油和天然氣的開發(fā)，海洋經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，海洋鉆井平臺、半潛船、救生船、平臺供應船、布纜船等海洋工程裝備需求量急劇增加。船舶推進器是海洋工程裝備的關鍵設備，高性能的海洋工程裝備要求船舶推進器具有操縱靈活方便、動態(tài)拖力大、抗風浪能力強、設備故障率低、維修成本低等優(yōu)點。直翼擺線推進器(Cycloidal Propeller)作為一種性能優(yōu)

2、異的船舶推進器，被廣泛應用于拖船、掃雷艦艇、浮吊、動力定位等高控制要求的場合。本論文分析了直翼擺線推進器的工作原理，建立了直翼擺線推進器的控制模型，提出了基于步進電機的新型直翼擺線推進器設計方案，設計了基于步進電機的新型直翼擺線推進器控制系統(tǒng)，研制了新型直翼擺線推進器原型機，開發(fā)了一整套直翼擺線推進器實驗系統(tǒng)，實驗研究了基于步進電機的新型直翼擺線推進器，并驗證了理論計算結果。論文的主要內容及其章節(jié)安排如下：
　　 第一章簡述了直

3、翼擺線推進器的基本概念和研究意義，概述了直翼擺線推進器在航海、航空和能源領域的應用。通過對直翼擺線推進器國內外研究現(xiàn)狀的分析，得出了現(xiàn)有直翼擺線推進器存在的問題。最后結合研究命題給出了論文的主要研究內容和總體框架。
　　 第二章介紹了直翼擺線推進器的工作原理，分析了直翼擺線推進器的葉片擺動規(guī)律，建立了直翼擺線推進器的控制模型。在此基礎上，得出了推進系數(shù)、扭矩系數(shù)、推進效率等推進器關鍵性能評價參數(shù)的理論計算公式，并理論研究了直翼擺

4、線推進器的水動力性能。
　　 第三章總結分析了傳統(tǒng)直翼擺線推進器的實現(xiàn)機構，提出了基于步進電機的新型直翼擺線推進器結構設計方案，驗證了方案可行性，并研制了新型直翼擺線推進器原型機．該推進器采用步進電機精確控制葉片轉角，解決了傳統(tǒng)直翼擺線推進器機構復雜、磨損嚴重等問題。
　　 第四章設計了基于步進電機的新型擺線推進器控制系統(tǒng)總體框架。應用虛擬儀器技術，構建了控制系統(tǒng)的硬件環(huán)境；以直翼擺線推進器的控制模型為基礎，提出了基于步

5、進電機的新型直翼擺線推進器的控制算法，設計開發(fā)了基于步進電機的新型直翼擺線推進器的控制軟件；并測試了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應時間、控制誤差等相關性能指標，測試結果表明該控制系統(tǒng)能夠滿足新型直翼擺線推進器的控制要求。
　　 第五章在研制的新型擺線推進器基礎上，開發(fā)了一整套直翼擺線推進器實驗系統(tǒng)，完成了實驗系統(tǒng)安裝與調試。利用該實驗系統(tǒng)開展了基于步進電機的直翼擺線推進器實驗研究，得到了新型直翼擺線推進器的水動力實驗數(shù)據(jù)。以實驗數(shù)據(jù)為基礎分