閥控翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、舵機(jī)是保障船舶在海上安全航行的重要設(shè)備之一，其操縱性能的好與壞直接影響著船舶在復(fù)雜海洋環(huán)境下的穩(wěn)定性。舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)有諸多形式，其中翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)以其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，擁有體積小、抗沖擊耐壓效果好、低噪聲等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高的電液伺服閥組成的閥控翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)對(duì)于小型船舶來(lái)說(shuō)具有重要的研究?jī)r(jià)值。船舶在實(shí)際航行中，舵機(jī)的操縱過(guò)程會(huì)受到諸如水動(dòng)力、摩擦、飽和以及泄露這些因素的影響，這

2、些不良因素嚴(yán)重影響舵機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。本研究的主要內(nèi)容就是針對(duì)這些因素，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)合理的控制器來(lái)減輕這些因素對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。
　　本文首先整理分析了國(guó)內(nèi)外各大公司及造船廠有關(guān)轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的研究成果及對(duì)舵機(jī)動(dòng)態(tài)特性的研究成果，簡(jiǎn)述閥控型液壓舵機(jī)和泵控型液壓舵機(jī)的工作流程及其各自的特點(diǎn)，總結(jié)了不同液壓舵機(jī)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，詳細(xì)剖析了翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為了減小泄露設(shè)計(jì)了新型密封結(jié)構(gòu)。在研究閥控翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)工

3、作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的電液伺服閥、轉(zhuǎn)葉油缸以及水動(dòng)力干擾進(jìn)行理論分析并建立其數(shù)學(xué)模型。然后，對(duì)翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的部分重要參數(shù)進(jìn)行了分析，得到用于仿真研究的重要參數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)在水動(dòng)力干擾、摩擦、飽和與泄露以及綜合考慮這些影響因素下對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。最后，針對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)在諸多因素的影響下動(dòng)態(tài)特性變差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種適合本系統(tǒng)的模糊PID控制器，通過(guò)仿真分析并進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能得到了改善，證明所設(shè)計(jì)