1. 研究目的与意义(文献综述)
随着我国科技水平的发展,自动化程度的不断提高,各个领域中普遍应用着很多不同种类型的控制系统[5]。船舶舵机控制系统也不例外,船舶在水中依照交通的意图,使驾驶改变方向或者维护指定航向,都是要靠改变改装好的船舶后方的舵机位置来实现。舵机控制系统的在船舶的导航显示出无比强大的作用与功效。这表明了船舶舵机控制系统是一种重要控制系统,直接影响到了船舶导航机动性,经济性和安全性等性能。
液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展[11] [17],产品的高压化和集成化不断地取得进展,逻辑阀,比例阀等新型液压元件开始应用于舵机和其它船用液压装置中,传统的浮动杆机械追随机构也显得陈旧。
舵机液压控制系统主要采用两种基本形式[10] [12],即泵空型和阀控型,以及由此派生的液压复合控制,即阀泵串联控制,阀泵并联控制,电液复合控制等。这几种系统固有的静动态特性,在系统精度,响应速度,动态指示系统效率,总体布置,系统复杂程度方面,有着较大的局限性和差异性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
无论是泵空型还是阀控型舵机,其基本组成均为操纵系统,液压系统,转舵机构[1]。现存的船舶,这三个系统主要由液压油来控制,也就意味着,要从船首的驾驶台铺设一条油路到舵机室,通过这条油路来传递信息实现操纵,再把信息传递到液压系统,液压系统动作来控制转舵系统转舵,过程极为复杂,而且管路铺设较为麻烦,信号传递不稳定,反馈有延迟,沿路要设计很多的泵和阀,不但设计复杂,而且增加了成本,我的设计方案为:用plc程序代替实体元器件[2],通过电信号来代油路传递的信号,同时省略掉液压伺服机构,直接由驾驶台的集成控制面板发送初始电信号来控制转舵机构油路上的电磁阀(起到开关中的作用)的开关来控制液压油的流向和流量,以此来实现舵叶的转向,同时设置在舵杆处的位移传感器会实时的感应和传递舵叶的转角[13],并将这一信息传递回驾驶台,和给定航向中舵叶的正确转向和角度信号作比较和计算[7],根据计算值的正负来确定转舵机构油路上的泵来控制液压油的流向,并根据计算数值的绝对值来确定转角的大小,不断地计算,直到最后的计算值为0(即表明此时的实际航向和既定航向一致),到此完成一次航向的矫正和转舵。
另外,由于实际操作中会因为船舶自身的惯性而造成漂移[6] [9],另外因为海况恶劣的情况下会使舵叶暂时转一定的小角度,但是并不会实际影响航向,因此如果系统的灵敏度过高会造成很多误操作,所以可以运用基于plc的模糊pid船舶操作来解决以上问题,当然在本论文中,我们着重解决plc简化操作的问题。
3. 研究计划与安排
1.第1-3周,查阅相关的资料资料,完成论文的开题报告,并对自己所做的课题有一个初步的了解,同时认真完成英文翻译任务翻译完后,排版打印,交予导师审阅。
2.第4-5周,查阅资料掌握舵机工作原理和相关知识,并且学习plc程序的编写方法。
3.第6-7周,完成硬件电路和plc程序图设计,争取每一步工作都做到位。
4. 参考文献(12篇以上)
参考文献
[1] 富贵根,费千.船舶辅机.大连海事大学出版社.2010.07:165-185.
[2] 王守城.液压元件及选用.化学工业出版社》2007.04.
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