閥控翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機動態(tài)特性研究.pdf

1、舵機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。舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)有諸多形式，其中翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機以其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，擁有體積小、抗沖擊耐壓效果好、低噪聲等諸多優(yōu)點，近年來受到了越來越多的關(guān)注。翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機與動態(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)葉舵機系統(tǒng)對于小型船舶來說具有重要的研究價值。船舶在實際航行中，舵機的操縱過程會受到諸如水動力、摩擦、飽和以及泄露這些因素的影響，這

2、些不良因素嚴(yán)重影響舵機的動態(tài)特性。本研究的主要內(nèi)容就是針對這些因素，在結(jié)構(gòu)上進行改進并設(shè)計合理的控制器來減輕這些因素對舵機系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。
　　本文首先整理分析了國內(nèi)外各大公司及造船廠有關(guān)轉(zhuǎn)葉舵機的研究成果及對舵機動態(tài)特性的研究成果，簡述閥控型液壓舵機和泵控型液壓舵機的工作流程及其各自的特點，總結(jié)了不同液壓舵機轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的優(yōu)缺點。其次，詳細剖析了翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為了減小泄露設(shè)計了新型密封結(jié)構(gòu)。在研究閥控翻邊式轉(zhuǎn)葉舵機工

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