[工學]第10章船舶舵機的電力拖動與控制(編輯修改稿)
2025-03-15 19:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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??? ??? ? ?????船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 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??? ??? ? ?????船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 比例系數(shù) K1與微分系數(shù) K2選擇不當，也將影響航行質(zhì)量。 當載荷增加而船速減慢時，相對于 K1把 K2的值調(diào)得過小 (大比例小微分 )，則比例舵的效果就比微分舵的效果大，所以船舶以正航向為中心，左右搖擺，逐漸衰減，最后停止在正船向上，如圖所示。 偏航 比例一微分舵對偏航角的影響 12dkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 反過來，相對 K1把 K2調(diào)得過大 (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)過阻尼現(xiàn)象，船舶長時間不能恢復正航向。如圖所示。 在不同的航行工況下，如何適當選擇 K1和 K2數(shù)值，需通過實踐，常常是靠經(jīng)驗來調(diào)整 K1和 K2。 比例一微分舵對偏航角的影響 12dkkdt??? ??? ? ?????船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 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稱 、 螺旋漿不對稱或船舶單側(cè)風 、 水流的影響使偏航角在不靈敏區(qū)所引起的橫向移動距離 。 （ 不靈敏區(qū)是在 △ φ較小時 ， 自動舵是不調(diào)節(jié)的 ） P D IdK K k d tdt?? ? ???? ? ? ????? ?船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 如果由于某種原因引起船舶的瞬時偏航，后來立即消失，因為作用時間短，不影響整個航向，所以對其平均航向沒有偏移，無需發(fā)出校正動舵信號，如圖 (a)所示。 有時候在船舶給定的航向兩側(cè)均勻搖擺，經(jīng)過比較長的時間后，其平均航向仍在正航向上，因此也無需使舵動作，如圖 (b)所示。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 只有當船舶在偏航死區(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)了很長一段時間，于是偏航積分環(huán)節(jié)發(fā)出信號，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。 自動舵雖能糾偏使船舶返回正航向，但對船舶的橫向漂移卻無能為力。可利用 GPS定位系統(tǒng)來實現(xiàn)航線控制。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 “比例～微分～積分”調(diào)節(jié)系統(tǒng)是比較完善的自動舵，但系統(tǒng)構造較復雜。 有的自動舵以“ 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（如風浪、推進器、船舶裝載不對稱等），使船舶形成向某一側(cè)的小偏航 。估計這種情況可能發(fā)生，則在自動舵放大環(huán)節(jié)的輸入端加入某一極性的固定信號，這樣產(chǎn)生一個相應的固定偏舵角，對船舶形成一個固定的轉(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之為 壓舵角 。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院電氣及自動化教研室 167。 自動操舵系統(tǒng)基本要求和工作原理 自動操舵系統(tǒng)基本要求 自動操舵性能良好 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) 應設有隨動、單動等操舵設備 自動舵還應設有雙電源，雙機組等換轉(zhuǎn)裝置 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022/3/13 課 件 輪機學院
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