基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機研究.pdf

1、舵機是船舶航向非常重要的控制機構(gòu),船舶舵機系統(tǒng)的方向操縱性能的優(yōu)劣直接影響著艦船的靈活性與安全性。從目前國內(nèi)外舵機發(fā)展現(xiàn)狀來說,噪聲高,響應(yīng)速度慢,高能耗仍然是舵機未來發(fā)展的巨大障礙。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新,低能耗,小體積,響應(yīng)速度快,低噪聲的舵機成為未來的發(fā)展趨勢。本課題將設(shè)計一種基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng),采用永磁同步電機(PMSM)直接驅(qū)動定量泵運轉(zhuǎn)進而帶動舵葉的轉(zhuǎn)動,與傳統(tǒng)舵機控制方式相比,省去了價格昂貴的變量泵和電磁閥。通

2、過本文的研究證明基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)在噪聲控制,節(jié)能降耗,小型集成度,動態(tài)特性等諸多指標均高于傳統(tǒng)舵機系統(tǒng)。本文的研究也將對未來將DDVC技術(shù)實際應(yīng)用到轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)提供理論依據(jù)。
　　通過查找大量技術(shù)文獻材料,本文將使用(PMSM)永磁同步電機,綜合分析永磁同步電機的變頻調(diào)速方法和原理,并搭建了整個同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)以及系統(tǒng)動力部分和泵控轉(zhuǎn)葉舵機執(zhí)行部分的數(shù)學(xué)模型。在模型建立的基礎(chǔ)上,對直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)進行了集成化設(shè)

3、計,省去了一些不必要的控制閥件和管路,減小了舵機系統(tǒng)體積和耗能與經(jīng)濟成本。分析舵機系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生原因,并給出相應(yīng)的解決方案。
　　參照轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)控制要求和相關(guān)部件的技術(shù)參數(shù),通過數(shù)學(xué)計算得到了系統(tǒng)的各部件仿真參數(shù),對整個系統(tǒng)的電機部分,液壓動力部分和轉(zhuǎn)葉舵機部分都進行了合理選型,為后續(xù)建模仿真研究奠定了基礎(chǔ)。本文并應(yīng)用MATLAB軟件做仿真研究,通過改變?nèi)舾山Y(jié)構(gòu)參數(shù),分析其對轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)的影響效果,并給出優(yōu)化轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)特性的合

4、理意見。為直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)設(shè)計PID控制器,通過仿真研究,對比有無水動力力矩干擾情況下的仿真圖像,依據(jù)仿真曲線對其動態(tài)性能指標及控制精度進行總結(jié)和分析。
　　最后針對直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機系統(tǒng)的小舵角,低轉(zhuǎn)速死區(qū)特性和頻響不高,抵御水動力外負載非線性時變特性能力差等缺點設(shè)計一種控制策略,依據(jù)模糊控制理論設(shè)計了模糊自適應(yīng)PID控制器進行優(yōu)化控制。結(jié)果表明:應(yīng)用模糊自適應(yīng)PID控制器系統(tǒng)的動態(tài)特性,高頻響應(yīng)能力和控制精度都得到了明顯的提高,