§10-1舵機電力拖動與控制的根本要求§10-2操舵方式及根本任務(wù)原理§10-3自動舵的根本類型及其調(diào)理規(guī)律§10-4自動操舵系統(tǒng)根本要求和任務(wù)原理第10章船舶舵機的電力拖動與控制內(nèi)容簡介本章主要討論船舶舵機電力拖動與控制的根本類型和控制原理。任務(wù)過程：電動機經(jīng)過聯(lián)軸節(jié)帶動蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)動，并經(jīng)過自動齒輪帶動扇形齒輪，再經(jīng)過緩沖彈簧轉(zhuǎn)動舵柄〔在扇形齒輪下面，經(jīng)過彈簧推進〕，從而使舵柱和舵葉偏轉(zhuǎn)。電動-機械舵機安裝電動—液壓舵機安裝任務(wù)過程：當一油缸注入高壓油而另一油缸排出低壓油時，推進撞桿〔活塞〕挪動，從而帶動舵柄，舵柱和舵葉偏轉(zhuǎn)液壓舵機傳動機構(gòu)舵柱舵柄撞桿油缸按<海規(guī)>要求，電動機延續(xù)任務(wù)制；具有軟的機械特性和足夠大的過載才干；堵轉(zhuǎn)時間應(yīng)能繼續(xù)1分鐘以上，仍不致將電動機燒毀。要求電動在最快航速下，既能滿足最大舵角，也能滿足轉(zhuǎn)舵速度。供電要可靠從主配電盤到舵機該當用兩路分別較遠的饋電線對舵機電動機供電。其中之一還應(yīng)該與應(yīng)急配電盤相連。電動機的運轉(zhuǎn)要可靠§10-1舵機電力拖動與控制的根本要求

1〕任務(wù)可靠任何舵角均能投入任務(wù)，能及時準確轉(zhuǎn)給定舵角。支配系統(tǒng)應(yīng)裝有自動、隨動和應(yīng)急三種支配安裝。舵機電力拖動安裝至少有兩個控制站，駕駛臺和舵機艙各一，控制站之間要有轉(zhuǎn)換開關(guān)，以防同時操作。2〕生命力強3〕操作靈活4〕舵葉偏轉(zhuǎn)限位維護和失壓報警安裝限位維護，防止操舵設(shè)備受損。舵機總電源斷電，聲光報警。航向超越允許偏向的偏航自動報警留意：只需過載報警而沒有過載維護安裝§10-2操舵方式及根本任務(wù)原理進展的應(yīng)急操舵。10.2.1單動操舵任務(wù)原理限位經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)掌舵手柄

單動操舵的操作方法可以歸納為：手板舵動，復(fù)零舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。這種操舵方式僅適用于內(nèi)河小型船舶和作為海船的應(yīng)急操舵方式。

單動操舵方框圖10.2.2隨動操舵的任務(wù)原理隨動操舵方框圖船舶左偏航操右舵，舵輪操右舵xx0，舵葉右偏，并自動停在右舵xx0上。為了減少形航跡的振幅，船舶在前往正航向過程中，必需回舵。主要環(huán)節(jié)：比較環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)隨動操舵的方法：10.2.3自動操舵的任務(wù)原理滾輪1：與航向接受器機械相連反響船舶偏航的角度〔船右偏，滾輪左偏轉(zhuǎn)〕φ—偏航角β—偏舵角絕緣塊4：隔離導(dǎo)電環(huán)2和3，并與導(dǎo)電環(huán)一同偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)電環(huán)2、3：與舵角反響機構(gòu)相連，反響舵葉的位置〔舵葉左偏，導(dǎo)電環(huán)左偏〕。Ⅴ：船舶回到給定航向K，φ=0，β=0。Ⅰ：滾輪在絕緣塊上－電機不動－舵葉在艏艉線Ⅱ：船右偏→滾輪左偏→J1有電→舵左轉(zhuǎn)→導(dǎo)電環(huán)左轉(zhuǎn)β很小，使φ↑，同時β↑，Ⅲ：β↑時〔φ=φmax〕，船停頓偏轉(zhuǎn)〔dφ/dt=0〕。導(dǎo)電環(huán)追上滾輪，使絕緣塊與滾輪接觸，電動機停，舵葉停轉(zhuǎn)β=βmax。Ⅳ：在左舵的作用下，船開場回轉(zhuǎn)〔φ↓〕，使?jié)L輪右轉(zhuǎn)，與導(dǎo)電環(huán)接3觸，使J2有電，電動機反轉(zhuǎn)，回舵〔β↓〕。導(dǎo)電環(huán)右轉(zhuǎn)跟隨滾輪運動。船舶的航跡曲線[第二節(jié)要點]：操舵方式(種類、原理)；自動操舵儀組成原理。自動操舵系統(tǒng)方框圖§10-3自動舵的根本類型及其調(diào)理規(guī)律10.3.1自動舵的根本類型按調(diào)理規(guī)律分三種根本類型：比例舵比例－微分舵比例－微分舵－積分舵10.3.2自動舵的調(diào)理規(guī)律K1過大，使船回轉(zhuǎn)過頭，穩(wěn)定性變壞，還會降低航速。以船舶偏航角φ的大小按比例給偏舵角β，即β=－K1φK1為比例系數(shù)，負號表示偏舵的方向是消除偏K1過小，不能產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)船力矩，回轉(zhuǎn)性能不好。1〕比例舵參與微分環(huán)節(jié)后使得系統(tǒng)具有“超前〞的校正控制造用。提高系統(tǒng)的靈敏度。以船舶偏航角φ和偏航角速度dφ/dt按比例給出偏舵角β，即β=－〔K1φ+K2dφ/dt〕K2是微分系數(shù)。通常所說的糾偏舵、穩(wěn)舵角或反舵角等均指微分舵作用。2〕比例——微分舵-K1φK1、K2選擇不當，將影響航行質(zhì)量。1、當載荷大船速慢，相對于K1，把K2調(diào)小，那么比例效果大，結(jié)果船舶搖擺逐漸衰減至正航向。2、反過來，相對于K1，把K2調(diào)大，那么微分效果大，航跡過阻尼，長時間不能回到正航向。相對于K1，把K2調(diào)小，那么比例效果大相對于K1，把K2調(diào)大，那么微分效果大積分環(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)所引起的橫向挪動間隔?！膊混`敏區(qū)是在△φ較小時，自動舵不調(diào)理時〕以船舶偏航角φ、偏航角速度dφ/dt和偏航角的積分∫φdt按比例給出偏舵角β，即β=－〔K1φ+K2dφ/dt+K3∫φdt〕K3是積分系數(shù)。3〕比例——微分——積分舵〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕偏航時的積分作用實踐：常用“壓舵〞替代PID中的積分環(huán)節(jié)期望值是轉(zhuǎn)舵角越小越好〔最好低于5°〕，轉(zhuǎn)舵次數(shù)越小越好〔每分鐘小于6次〕§10-4自動操舵系統(tǒng)根本要求和任務(wù)原理10.4.1自動操舵系統(tǒng)根本要求1〕自動操舵性能良好偏航，那么使舵葉偏轉(zhuǎn)一定角度，即一次偏舵角；如過大那么使航速降低，過小那么不能回航向，故要給出附加舵角即二次偏舵角。2〕具有必要的調(diào)理安裝〔4〕壓舵調(diào)理：偏航積分電路，作用是實現(xiàn)自動壓舵，調(diào)理積分系數(shù)K3?！?〕靈敏度調(diào)理〔天氣調(diào)理〕：人為設(shè)定系統(tǒng)的死區(qū)，以調(diào)理系統(tǒng)的靈敏度?！?〕舵角比例調(diào)理：根據(jù)船舶大小、船型、裝載情況及航速來選擇舵角比例系數(shù)K1。〔3〕反舵角調(diào)理：使船舶還未回到給定航向時，舵已提早回到首尾線，并反方向轉(zhuǎn)過一個角度，來抑制船舶的慣性，起到阻尼作用，以使船舶能很快的回到給定航向－指微分環(huán)節(jié)K2〔5〕航向調(diào)理〔小航角航向調(diào)理〕：在自動操舵運轉(zhuǎn)中，可以經(jīng)過航向調(diào)理改動船舶的給定航向，使船舶在新的航向上航行。3〕應(yīng)設(shè)有隨動、單動等操舵設(shè)備進出港、緊急情況、操舵失靈時，應(yīng)能立刻轉(zhuǎn)換操舵方式，保證可靠性。還要有雙電源、雙機組等。自順應(yīng)自動舵是一種具有自順應(yīng)控制功能的自動舵安裝?？筛鶕?jù)丈量到的被控制對象〔船〕現(xiàn)時形狀的外部延續(xù)信息〔轉(zhuǎn)舵角、船首向、船速等〕，不斷地實時辯識模型的構(gòu)造和參數(shù)實施有效的控制。自順應(yīng)舵的根本概念和調(diào)理原理舵機自順應(yīng)控制系統(tǒng)方框圖10.4.2自動操舵系統(tǒng)的任務(wù)原理1〕系統(tǒng)組成：2個操作臺＋伺服機構(gòu)＋反響安裝、電源箱等三種操舵方式選擇，自動舵：PI＋壓舵2〕信號發(fā)送電路偏航信號發(fā)送隨動信號發(fā)送舵角反響信號發(fā)送信號發(fā)送－控制式自整角機：自動操舵時，F(xiàn)1在協(xié)調(diào)位置，無信號輸出；偏航時分羅經(jīng)帶動F1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個角度，那么其繞組S2－S