基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器研究.pdf

1、船舶工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要帶動(dòng)性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全保障的核心產(chǎn)業(yè)，也是海洋開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)裝備產(chǎn)業(yè)。隨著深海石油和天然氣的開(kāi)發(fā)，海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，海洋鉆井平臺(tái)、半潛船、救生船、平臺(tái)供應(yīng)船、布纜船等海洋工程裝備需求量急劇增加。船舶推進(jìn)器是海洋工程裝備的關(guān)鍵設(shè)備，高性能的海洋工程裝備要求船舶推進(jìn)器具有操縱靈活方便、動(dòng)態(tài)拖力大、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、設(shè)備故障率低、維修成本低等優(yōu)點(diǎn)。直翼擺線推進(jìn)器(Cycloidal Propeller)作為一種性能優(yōu)

2、異的船舶推進(jìn)器，被廣泛應(yīng)用于拖船、掃雷艦艇、浮吊、動(dòng)力定位等高控制要求的場(chǎng)合。本論文分析了直翼擺線推進(jìn)器的工作原理，建立了直翼擺線推進(jìn)器的控制模型，提出了基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器控制系統(tǒng)，研制了新型直翼擺線推進(jìn)器原型機(jī)，開(kāi)發(fā)了一整套直翼擺線推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)研究了基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器，并驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。論文的主要內(nèi)容及其章節(jié)安排如下：
　　 第一章簡(jiǎn)述了直

3、翼擺線推進(jìn)器的基本概念和研究意義，概述了直翼擺線推進(jìn)器在航海、航空和能源領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)直翼擺線推進(jìn)器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，得出了現(xiàn)有直翼擺線推進(jìn)器存在的問(wèn)題。最后結(jié)合研究命題給出了論文的主要研究?jī)?nèi)容和總體框架。
　　 第二章介紹了直翼擺線推進(jìn)器的工作原理，分析了直翼擺線推進(jìn)器的葉片擺動(dòng)規(guī)律，建立了直翼擺線推進(jìn)器的控制模型。在此基礎(chǔ)上，得出了推進(jìn)系數(shù)、扭矩系數(shù)、推進(jìn)效率等推進(jìn)器關(guān)鍵性能評(píng)價(jià)參數(shù)的理論計(jì)算公式，并理論研究了直翼擺

4、線推進(jìn)器的水動(dòng)力性能。
　　 第三章總結(jié)分析了傳統(tǒng)直翼擺線推進(jìn)器的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，提出了基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證了方案可行性，并研制了新型直翼擺線推進(jìn)器原型機(jī)．該推進(jìn)器采用步進(jìn)電機(jī)精確控制葉片轉(zhuǎn)角，解決了傳統(tǒng)直翼擺線推進(jìn)器機(jī)構(gòu)復(fù)雜、磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。
　　 第四章設(shè)計(jì)了基于步進(jìn)電機(jī)的新型擺線推進(jìn)器控制系統(tǒng)總體框架。應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，構(gòu)建了控制系統(tǒng)的硬件環(huán)境；以直翼擺線推進(jìn)器的控制模型為基礎(chǔ)，提出了基于步

5、進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器的控制算法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于步進(jìn)電機(jī)的新型直翼擺線推進(jìn)器的控制軟件；并測(cè)試了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、控制誤差等相關(guān)性能指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果表明該控制系統(tǒng)能夠滿足新型直翼擺線推進(jìn)器的控制要求。
　　 第五章在研制的新型擺線推進(jìn)器基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一整套直翼擺線推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝與調(diào)試。利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展了基于步進(jìn)電機(jī)的直翼擺線推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)研究，得到了新型直翼擺線推進(jìn)器的水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分