船舶舵机基础知识.ppt

1、第10章船舶舵机的电力拖曳和控制，10-1 .舵机的电力拖曳和控制的基本要求10-2 .转向方式及其基本工作原理10-3 .自动舵的基本类型及其调节规则10-4 .自动舵系统的基本工作原理，第10章总结，第10章应注意的点，第10章2 .转向方式是3 .各种转向方式有什么特点？ 4 .自动舵是如何工作的？ 5 .自动舵有几个调节规则？每个调节规则各起什么作用？ 相对困难点：1.各种转向方式的工作原理2 .自动舵的各种调节规则的特征。 10-1 .舵机的电力拖曳和控制的基本要求，本节的主要内容包括两个部分1 .舵机装置：主要把握舵机的分类特征。 2、电力拖曳和控制的基本要求：三个方面的供电、电动

2、机、控制系统、一、舵机装置、舵机装置分为两种：电动-机械电动-液压。 电动-机械舵机装置：工作过程：电动机通过连轴节使蜗轮旋转，通过主动齿轮使扇形齿轮旋转，通过缓冲弹簧使舵杆旋转(在扇形齿轮下，通过弹簧按压)，使舵柱和舵叶偏向。 系统构成：一般采用G-M系统。 作用：蜗轮传动，大比减速，能锁定舵柱和舵叶。 缓冲弹簧，减轻船舶航行中的波浪对舵叶的冲击力，防止促动器的损伤。电动液压舵机装置、系统构成：定速电动机(可使用通常的异步机)拖动双向可变油泵，供给双向高压油，驱动液压缸。 动作过程：向一个油缸注入高压油，向另一个油缸排出低压油后，撞杆(活塞)移动，舵杆、舵柱、舵叶发生偏向。 基本要求： 3可

3、靠性。 1、供电2、电机运行3、控制系统均须可靠。 供电：采用双插槽供电，将远处的供电线隔开两条，其中一条通过紧急配电盘。 电动机：机械特性柔软(耐冲击)，扭矩大(35-30，28秒)，能承受1分钟的锁定。 控制系统：至少2个操作站(通过切换开关切换，防止同时操作)有3种转向方式(手动、跟踪、自动)。 第一节要点：舵机分类，特征基本要求。对舵机装置的要求，10-2 .操舵方式及其基本工作原理，本节主要内容有三个部分，即三种操舵方式的工作原理，主要掌握它们的作用、特点和工作原理。 1 .单动操舵操作原理2 .跟踪操舵操作原理3 .自动操舵操作原理，单动(香蕉手柄)操舵：在海船上是紧急操舵。 方法

4、：用手转动舵，将舵转向零时停止的左舵左引，舵右引右舵右引，舵左引。 人看分罗经和舵角指示器的转向。 原理：切换开关改变发电机的励磁方向，使电动机反转。 单动转向的工作原理、电机励磁不变。 追随转向，也称为“转向轮转向”。 从动舵叶与操舵轮一起旋转。 方法：左摆操作右舵，舵轮操作右数度，舵叶右数度(右摆也相似)。 原理：负反馈调节系统。 用转向角和转向轮的偏差控制电动机。 转向过程：当转向轮向右旋转一个角度时，电位计R1的折曲点移动，桥的平衡被破坏，放大器输入信号0、发电机输出电压使电动机顺时针旋转，使舵叶向右偏转。 同时，舵角反馈同步传递机构使反馈电位器R2的转折点始终移动至a点。 当电桥转向

5、新的平衡状态时，放大器输入=0，电动机停止，舵叶处于与操舵轮的旋转对应的右舵的角度。 掌舵过程相似，但放大器的输入相反，电动机反转，舵叶反转。 按照操舵的工作原理，自动操舵：实际上是自动航向保持器。 构成原理：利用陀螺罗盘检测船舶的实际航向，与规定的航向k进行比较，将其差作为转向装置的输入信号使转向装置工作，改变偏航角。在舵角的作用下，船舶逐渐转向正航向。 船舶驶向正航向后，舵叶不再偏向。 线路分析：请看最简单的电动操舵线路的动作过程。 转向过程：下图，自动转向操作原理，第二节点：参照转向方式(种类、原理)自动转向装置的构成原理。 10-3 .自动舵的基本类型及其调节规则，本节主要内容为：1.

6、自动舵的基本类型： 3种比例，比例-微分，比例-微分-积分2.3种自动舵的作用和特征，自动舵框图，自动转向基本类型，3种基本类型：比例舵比例-微分舵比例-微分-积分舵。 说明：不同的基本类型，自动舵对舵叶的调节规则不同。 偏航与转向、比例舵、比例舵的转向的法则是，偏航角的大小与偏航角的大小具有比例关系，即，=- K1这里，K1是比例系数，负号表示与偏航方向相反。 特点：机构简单，航行保持精度差，船舶运行经济性差(出现s形航迹)。 比例舵的不足：偏航初期的偏航舵角小，无法立即阻止船舶的偏航继续的归航中船舶有惯性，无法及时减小偏航舵角，容易逆偏航。 比例-微分舵转向的法则是，偏航角的大小与偏航角的

7、大小成比例-微分关系，即=-(K1 K2d/dt )其中，K1是比例系数，K2是微分系数。 说明：偏航初期，偏航角变化率大，比例-微分舵可立即给予大的偏航舵，有效阻止船舶偏航(最大偏航角小)。 返航时偏航角的变化率为负值，能够适时地赋予反舵角，阻止船舶的反偏航，即能够有效地阻止反偏航。 主要特点：具有“超前补偿”的控制作用，减小船舶航向振动，减轻舵机负担，增加航行速度，提高系统灵敏度和船舶运行效益。 比例-微分舵，比例-微分-积分舵，组成：比例-微分舵加上积分环节增加。 积分环节的作用是克服非对称偏航。 K3是积分系数非对称偏航的发生：非对称偏航的某舷(侧)的偏航角持续时间比其他舷(侧)的偏航

8、角持续时间长。 原因：装载不对称、斜风持续影响、斜潮汐持续影响。 在具有双螺旋桨推进的船舶中，螺旋桨推进的不平衡也产生非对称偏航。 积分链路的工作原理：积分链路可以累积偏航持续时间，如果某舷(侧)偏航持续时间比其他舷(侧)持续时间长，则通过链路输出的信号(偏航角)持续，该信号通过致动器将舵叶维持在一定的偏航角度，使船舶克服单向偏航比例-微舵：减小最大偏航角，可以克服转弯时的反偏航。 但是，导数不能太大。 不那样做的话容易变得不稳定。 比例微分积分舵：可以克服非对称偏航的“自动压舵”调节。 第三节要点：自动舵的基本类型各种调节规则的性能、特点。转向规律的特征比较，10-4 .自动舵系统的基本工作

9、原理，本节主要内容有2个部分1.PID自动舵系统的工作原理2 .自适应舵的基本概念和调节原理2个部分的主要要求是了解各自的相关概念，摘要：具有比例微分积分调节作用的自动舵称为PID自动舵。 该PID舵实际上是航向保持器，不能实现航迹的自动跟踪。 此外，在不同的海洋状况下，为了达到比较满意的调整效果，需要人工调整比例微分积分等残奥参数。、PID自动舵原理：电罗经和自整角机将船舶的实际航向与规定航向进行比较，偏航信号由变送器2和相敏整流器整流后发送到灵敏度调节器，由比例、微分和积分环节(5、6和13 )进行调节后，由放大器8和功率放大器9进行放大，对致动器10进行舵机的调节控制一、PID自动舵系统

10、的工作原理，二、自适应舵的基本概念和调节原理，通过计算机处理所有的检测信号，使舵机按照规定的航道转向的自动舵称为自适应舵。 自适应舵可以自动辨别航路，可以根据船舶的各种状态和海的状况自动修正内部残奥仪表(例如比例系数等)。 分类：可分为2种自适应补偿自适应控制系统和模型参照自适应控制系统。自校正控制系统：自动校正系统的控制残奥表，使性能指标接近最佳。 模型参照控制系统：设定理想(最佳)参照模型，修正机基于实际检验，实现接近该理想模型的控制规则。 说明：具体的工作原理分析需要深入的基础知识。 因此，本节仅提供一般性的理解。 第四节重点：适应舵的概念和类型。 适应舵说明，第10章各节点，各节点：第1节：舵机的分类，特征基本要件。 第二节：转向方式(种类原理)自动转向装置的构成原理。 第3节：自动舵基本型各种调节规则的