舵设备与操舵第四节 操舵装置的控制系统.ppt

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1、第四节操舵装置的控制系统（概述）1.按操舵方式，分三种:手柄操舵（Non-follow-upsteering，单动操舵）控制单动操舵系统是开环控制，无舵角反馈机构。一般供应急操舵和检修时用，可在舵机间操纵。随动操舵（Follow-upsteering）控制随动操舵系统引入了舵角反馈环节。自动操舵（Automaticsteering）控制有航向保持（Coursekeeping）和航迹保持(Trackkeeping)两类。2.按控制信号的传递方法，海船上使用的操舵装置控制系统主要有液压式和电气式两种：目前船舶广泛使用的是电气控制系统，其主要优点为：轻便灵

2、敏，便于遥控和操舵自动化，线路易于布置，不受温度变化和船体变形的影响，工作可靠，维修管理方便。一、液压操舵装置的电气控制系统（了解）1.力矩马达式操舵控制系统2.伺服油缸式操舵控制系统二、电动操舵装置的控制系统1.单动操舵控制系统（手柄控制系统）a.原理；b.操舵注意两点（按舵角和航向操舵的不同）2.随动操舵控制系统注意工作原理。第四节操舵装置的控制系统随动操舵（Follow-upsteering）控制操舵控制系统的布置要求：1.主操舵装置应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。2.主操舵装置由两台或两台以上相同的动力设备组成，下设辅助操舵装置时．．．．

3、．．3.对于辅助操舵装置：4.能从驾驶台操作的主、辅操舵装置的控制系统应符合：能在驾驶室某一位置被投入工作；在舵机室应设有能将驾驶室操纵的控制系统与其服务的操舵装置脱开的设施。5.电源供应故障（控制系统的），视听警报。6.通讯联络。7.独立的舵角指示系统。8.带原理框图的适当操作说明。第四节操舵装置的控制系统自动舵的一般要求：(1)静态性能：一般海况下航向控制精度在0.5~1.0度，恶劣海况下在1.0~3.0度；(2)具备消除恒值干扰的能力。鲁棒性.ppt(3)对天气变化有适应能力；能抑制海浪的高频干扰，在八级风内能正常工作；一般海况下转向时航向基本

4、无超调(小于5％)；(4)动舵次数少，幅度尽量小，节约能耗，减少舵机磨损。第五节自动舵（autopilot）一、普通自动舵（一）自动舵的种类（按其调节规律分）：自动操舵系统简称自动舵1、比例（P）控制舵（按船舶偏航角ф来操舵的自动舵）：α＝‐k1ф比例系数k1可根据船舶类型、海况、装载情况来选择和调整。结构简单，航向稳定过程慢，精度较差。2、比例-微分（PD）舵（按船舶偏航角和偏航角速度来操舵的自动舵）：α＝‐（k1ф＋k２dф/dt）比例系数k1和微分系数k２根据船舶种类、装载和偏航惯性来选调。减少偏摆、稳定航向过程较快，灵敏度、精度高，目前多采用

5、。3、比例-微分-积分（PID）舵（按偏航角、偏航角速度及偏航角积分来操舵的自动舵）：α＝‐（k1ф＋k２dф/dt＋k３∫фdt）在比例——微分舵基础上增加一个积分环节项，以克制因风流或不对称等原因而产生的恒值干扰的作用。设计完善，但结构复杂，造价高。（二）PID自动舵的基本工作原理随动操舵的指令机构是人工操舵的舵轮，而自动舵是航向信号。(1)设定航向与实际航向比较环节：自动舵的角度比较大多采用由陀螺罗经测得的实际航向与设定航向通过自整角机进行比较，获得航向偏差，自整角机同时将偏差信号转换成电量。(2)PID控制器：经过PID控制器建立起偏舵角δ与

6、航向偏差、航向偏差变化率以及航向偏差的积分之间的关系。微分的作用是预测船舶的偏航趋势，改善船舶操纵的动态性能；积分的作用是用于降低甚至消除船舶的航向偏差，改善船舶操纵的静态特性。(3)放大(限幅)器：用以对舵角信号加以放大或限幅，最终按一定的控制规律驱动执行机构。(4)操舵装置：它接收经放大或限幅的舵角控制信号，转动舵叶，产生使船舶转向的力矩。(5)航向反馈装置：一般为陀螺罗经，用它测得船舶的实际航向，该航向信号经自整角机转换成电信号以便与设定航向进行比较。第五节自动舵（autopilot）（三）自动舵的操作使用1.自动舵的操舵传动方式【随动、自动、

7、应急】2.自动舵面板各调节旋钮的使用1）操舵方式转换开关2）比例调节(Rudderadjust)比例调节旋钮用以调节比例系数。刻度的档次越高，比例系数越大，偏舵角与偏航角的比值也较大。船舶重载，或空载并有舵叶露出水面，或海况恶劣时一般应调大些。3）微分调节(Rateadjust)微分调节旋钮也称反舵角调节旋钮或速率调节，是调节微分系数。应主要根据偏航惯性来调节，重载时船舶的转动惯量大，则其偏航惯性也大，应调大一些，轻载或海况差时应调小一些。第五节自动舵（autopilot）4）灵敏度旋钮(Sensitivityadjust)：灵敏度旋钮又称天气调节(

8、Weatheradjust)或航摆角(Yawing)调节。调节方法是：在天气好时，海浪干扰小，可将灵敏度调高