船舶液壓舵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、我國改革開放后與國外貿(mào)易量逐年增大，尤其是加入WTO后進(jìn)入了快速發(fā)展階段，海運(yùn)事業(yè)隨著世界貿(mào)易的增長而快速發(fā)展，船舶行業(yè)隨之迎來了黃金時期。但我國船舶配套設(shè)備制造能力一直滯后船舶主體制造能力，現(xiàn)已成為船舶行業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。舵機(jī)是控制船舶航向的重要設(shè)備，其性能的好壞對于船舶運(yùn)動的控制起著非常關(guān)鍵的作用。但目前國內(nèi)對于船舶舵機(jī)的研究大多集中于船舶航向及舵跡控制方面，對于舵機(jī)本身的運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、液壓傳動及電氣控制方面研究卻相對較少。因此，研

2、究開發(fā)高性能船舶舵機(jī)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，對于我國船舶行業(yè)配套能力的加強(qiáng)、競爭力的提高具有重要意義。
　　 本文通過分析研究船舶舵機(jī)作用原理及目前常用轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)，提出采用滾珠逆螺旋機(jī)構(gòu)作為轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)，構(gòu)建新式舵機(jī)。根據(jù)船舶對舵機(jī)要求及螺旋作動器實(shí)際需要，進(jìn)行深入分析比較后，設(shè)計了舵機(jī)液壓傳動原理圖，確定了電氣控制方案。對舵機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行必要的簡化后，分別建立了比例閥環(huán)節(jié)，閥控缸環(huán)節(jié)及角度傳感器等環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)適當(dāng)變換最終得到了舵機(jī)的數(shù)學(xué)模

3、型，并對舵機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。由于舵機(jī)閉環(huán)時域響應(yīng)緩慢，且船舶在航行過程中受風(fēng)、海浪等不確定因素影響，所以采用了不依賴對象模型的模糊PID校正，設(shè)計了模糊PID控制器。運(yùn)用MATLAB軟件中的Simulink工具箱建立了系統(tǒng)動態(tài)仿真模型，并對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)船舶舵機(jī)需遠(yuǎn)距離傳送信號且干擾源多的情況，采取了操作室與舵機(jī)室分散控制，通過CAN總線連接通信的控制方式，有效提高了控制及反饋信號傳送的速率與質(zhì)量。設(shè)計了主電路圖、CA