舰船液压系统

液压系统广泛地应用于舰船，如应用于舵机系统、为某些特种输送设备提供动力，用于柴油机的减震系统等等。1、Co-simulation of Neural Networks PID Control for Ship Steering Hydraulic System 船舶液压转向系统神经网络PID控制的协同仿真 为了优化船舶转向液压系统的动态性能，本文研究了基于非线性和系统时间变化特性的反向传播（BP）神经网络的PID控制算法。MATLAB/Simulink系统控制模型是根据该算法所设计，并且将控制系统和液压系统经MSC.EASY5接口进行协同仿真。协同仿真结果表明，在本文中提出的PID控制模式有学习和自适应能力。研究结果还揭示该控制方式与常规PID控制相比，可取得更好的鲁棒性和更快的响应。最后说明，神经网络PID控制在应用于复杂的非线性液压系统控制时，可以带来更好的性能。 在舵机用伺服液压系统是一个典型的非线性和复杂系统。由于非线性特征和时变负载，这是非常困难的通过迅速，准确地控制舵机常规PID控制器1 ，2 。应用非线性神经网络的匹配能力，一种智能PID控制器可以设计成3 ，其中应提供自适应和转向液压较好的鲁棒性制度。反向传播（ BP）神经网络具有良好的模型识别和模型分类 4 。因此，本文着重研究BP神经的应用通过转向液压系统上的网络PID控制器协同仿真。2、船舶液压舵机系统动态和稳态特性的分析舵机是用来控制船舶航向，它的灵敏性直接与船舶的航行安全息息相关,是船舶的重要组成部分之一。当船舶航行在海上，舵机负载总是变化的，因此，船舶舵机的精确控制是至关重要的。为了能方便地研究舵机系统的特性，就必须在实验室复现舵机在实际工作时所受的各种负载。实验室里舵机的加载形式有以下几种：机械加载方式，电液伺服式负载模拟加载方式，电动式力矩伺服加载系统。本文用电液比例加载方式进行加载属于第二类加载方式，控制精度能满足商用船舶舵机系统研究需要。先为舵机系统建立了流体动力描述方程，通过研究系统的稳态和动态特性，可以为加载规律的控制提供理论基础，还可以对舵机系统的设计起到一定的指导作用。1液压舵机系统的基本工作原理液压舵机系统如图1所示：当实际舵角与指令舵角存在偏差时，由比较器输出偏差信号，电磁阀3吸合，系统加载。该偏差信号经控制器调节后输出，控制变频电机1的工作频率。电机转动，使得柱塞在转舵油缸中移动，通过舵柄带动舵杆舵叶转动，直至实际舵角与指令舵角的偏差符合要求。然后，电磁阀3断电，系统卸载，控制器输出控制电压使电机1以最低转速运转。系统数学建模泵控液压缸系统，对于这样一个系统，通常可假设：泵壳体的回油压力为零，即忽略泵低压腔向泵壳体的泄漏；当舵角为零时，由泵、转舵油缸及管道组成的两个腔室完全对称；连接管路较短，且有较大通径，可忽略管路内的压力损失及动态变化；转舵油缸低压腔补油充分，压力为常数，压力由补油阀确定。 由于舵机顺时针转动与逆时针转动时，系统分析方法是一致的，故下面以舵机逆时针转动情况为例进行建模。结论通过建立系统流体动力描述方程，进行稳态和动态分析得到如下的结论：(1)在液压舵机系统中，若在转舵过程不随时调整加载油缸的控制压力，其模拟阻力将随舵角变化，且左右舷存在不对称现象。模拟阻力随舵角的变化而变化，这是由加载油缸的布置所决定的。(2)由于通常采用单出杆油缸作为加载油缸，当其回油压力控制不变时，顺时针转舵与逆时针转舵时转舵油缸中的压力不同，因系统有泄漏存在，导致顺时针与逆时针转舵的速度不同。(3)当采用本文提供的方案进行模拟加载时，控制规律中必须要考虑上述的力的非对称因素，相应调整加载油缸两腔的压力。另外，若为简化控制规律，亦可将加载油缸改为双出杆油缸，或双单出杆油缸对称布置。(4)为了克服液压舵机系统的响应较慢的缺点，可以从增加流量增益，提高系统工作压力，适当减小转舵油缸的直径等方面采取措施，来提高响应速度。(5)系统抗海浪冲击外负载力的刚度是较大的；但应注意在采取上述提高响应速度的措施时，会使得系统抗外界干扰的位置刚度和速度刚度有所下降，这是系统设计时必须注意的。3、 主动式液压伺服隔振系统的研究针对舰船柴油机的振动隔离问题， 对液压伺服隔振系统反馈控制理论进行了研究，建立双层隔振系统的理论模型，用传递函数分析法推导系统力传递率。在系统稳定的基础上， 对系统在各种反馈参数条件下及不同的反馈增益条件下的振动主动控制性能进行计算机仿真。结果表明，在低频和宽带激扰条件下，采用上层质量速度、下层质量位移和下层质量速度变量组合反馈，可以获得令人满意的隔振效果。 目前大功率柴油机仍是一些舰船的主要动力源，其振动严重危害着载体船、机械及设备的正常工作，对人和环境造成了极大的污染和危害。 振动主动控制的热点和难点主要在两个方面，一是控制技术的研究、控制理论及新算法和 手段在振动控制领域的应用，其二是执行机构的研究，后者是工程应用的实际问题，是主动控制能否实际应用的关键，所以尤显重要目前常用的主动执行机构有伺 服气 动式 、 伺 服液压 式 、 电磁式 、 电动式 、 压 电式 及磁致 伸缩 材料 等 ， 这些 执 行 机 构 很难 满 足所有 要求 ， 只能是 各有 所长4、A Closer Look to Conventional Hydraulic Ship Actuator Systems and The Convenience of Shifting to (Possibly) All-Electric Drives细看传统液压船舶执行器系统以及切换到（可能）全电能驱动的便利摘要 本文分析了，在舰船上从传统的油动动力驱动到全电动驱动器的便利性和可行性。传统的静液压传动（HTDS）结构复杂，笨重，效率低，对密封要求较高，还需要过滤器，但具有高扭矩/推力密度和可靠性。而全电动驱动器则结构紧凑，效率高，便于模块化，易于电子控制，但也具有缺点。高扭矩等其他性能则需要特殊设计。通过对系泊/锚绞盘和方向舵舵机这两者进行分析。商用全电动驱动器即是，开发一种新的永磁直线电机，适用于舵/鳍直接驱动应用程序。通过比较静液压传动装置驱动器和全电动驱动器的重量、效率、维护的复杂性及可靠性、模块性。下面将会叙述全电力驱动的一些优点。关键词：效率，电力驱动，散热片，力矩，静压传输，维护，冗余，舵，扭矩大，体积，重量，锚绞盘。前言 在船上，传统的液压传动装置驱动器（HTDS）通常要执行多个能量转换。由于在主电源与负载之间通常需要电动泵，管道，各种阀，液压马达，因此增加了重量和体积，而且维护比较难，效率比较低，控制也不是很好。逆变器馈全电动驱动器（全电动驱动器）将直接机电转换，但需要高扭矩/力，已经提出了不同的设计和解决方案，仍然没有很好地建立起来。本文的研究将分为以下3步：该研究