[工學(xué)]第10章船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制(編輯修改稿)
2025-03-15 19:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1???加入微分環(huán)節(jié)后使得系統(tǒng)具有 “ 超前 ” 的校正控制作用 。提高系統(tǒng)的靈敏度 。 通常所說(shuō)的 糾偏舵、穩(wěn)舵角或反舵角 等均指微分舵作用。 PDdkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 比例微分舵角及其合成曲線 比例作用 微分作用 共同作用 偏航角 偏航角微分 12dkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 比例系數(shù) K1與微分系數(shù) K2選擇不當(dāng)，也將影響航行質(zhì)量。 當(dāng)載荷增加而船速減慢時(shí)，相對(duì)于 K1把 K2的值調(diào)得過(guò)小 (大比例小微分 )，則比例舵的效果就比微分舵的效果大，所以船舶以正航向?yàn)橹行?，左右搖擺，逐漸衰減，最后停止在正船向上，如圖所示。 偏航 比例一微分舵對(duì)偏航角的影響 12dkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 反過(guò)來(lái)，相對(duì) K1把 K2調(diào)得過(guò)大 (小比例大微分 ) ，則微分舵的效果更明顯，因而航向不發(fā)生搖擺，航跡呈現(xiàn)過(guò)阻尼現(xiàn)象，船舶長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)正航向。如圖所示。 在不同的航行工況下，如何適當(dāng)選擇 K1和 K2數(shù)值，需通過(guò)實(shí)踐，常常是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整 K1和 K2。 比例一微分舵對(duì)偏航角的影響 12dkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 3．比例 —微分 —積分舵 其調(diào)節(jié)規(guī)律是以船舶偏航角 φ 、偏航角速度 d φ / d t和偏航角的積分 ∫φd t按比例給出偏舵角 β，即 K3(KI)是積分系數(shù)。 ?????? ???? ? dtkdtdKK 321 ????積分環(huán)節(jié)的作用在于消除船舶由于船型不對(duì)稱(chēng) 、 螺旋漿不對(duì)稱(chēng)或船舶單側(cè)風(fēng) 、 水流的影響使偏航角在不靈敏區(qū)所引起的橫向移動(dòng)距離 。 （ 不靈敏區(qū)是在 △ φ較小時(shí) ， 自動(dòng)舵是不調(diào)節(jié)的 ） P D IdK K k d tdt?? ? ???? ? ? ????? ?船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 如果由于某種原因引起船舶的瞬時(shí)偏航，后來(lái)立即消失，因?yàn)樽饔脮r(shí)間短，不影響整個(gè)航向，所以對(duì)其平均航向沒(méi)有偏移，無(wú)需發(fā)出校正動(dòng)舵信號(hào)，如圖 (a)所示。 有時(shí)候在船舶給定的航向兩側(cè)均勻搖擺，經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間后，其平均航向仍在正航向上，因此也無(wú)需使舵動(dòng)作，如圖 (b)所示。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 只有當(dāng)船舶在偏航死區(qū)內(nèi)左右搖擺不均勻，平均航向如圖 (c)所示偏離正航向一側(cè)，且又持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，于是偏航積分環(huán)節(jié)發(fā)出信號(hào)，予以校正。 圖 (d)所示為平均航向發(fā)生偏移，積分校正器工作后，船舶返回正航向的情況。 自動(dòng)舵雖能糾偏使船舶返回正航向，但對(duì)船舶的橫向漂移卻無(wú)能為力?？衫?GPS定位系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)航線控制。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 “比例～微分～積分”調(diào)節(jié)系統(tǒng)是比較完善的自動(dòng)舵，但系統(tǒng)構(gòu)造較復(fù)雜。 有的自動(dòng)舵以“ 壓舵 ”環(huán)節(jié)了替代上述的積分環(huán)節(jié)，從而使控制系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，所謂 “壓舵”，指的是船舶航行受到持續(xù)的單側(cè)橫向力的干擾（如風(fēng)浪、推進(jìn)器、船舶裝載不對(duì)稱(chēng)等），使船舶形成向某一側(cè)的小偏航 。估計(jì)這種情況可能發(fā)生，則在自動(dòng)舵放大環(huán)節(jié)的輸入端加入某一極性的固定信號(hào)，這樣產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的固定偏舵角，對(duì)船舶形成一個(gè)固定的轉(zhuǎn)船力矩，用以平衡單側(cè)橫向干擾力。這一固定大小的舵角稱(chēng)之為 壓舵角 。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 167。 自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求和工作原理 自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求 自動(dòng)操舵性能良好 具有必要的調(diào)節(jié)裝置 靈敏度調(diào)節(jié)（俗稱(chēng)天氣調(diào)節(jié)） 舵角比例調(diào)節(jié) 反舵角調(diào)節(jié) (微分 ) 壓舵調(diào)節(jié) 航向調(diào)節(jié) 應(yīng)設(shè)有隨動(dòng)、單動(dòng)等操舵設(shè)備 自動(dòng)舵還應(yīng)設(shè)有雙電源，雙機(jī)組等換轉(zhuǎn)裝置 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機(jī)學(xué)院
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