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基于DDVC技术的转叶舵机研究
| 论文题名： | 基于DDVC技术的转叶舵机研究 |
| 关键词： | 容积控制;转叶舵机;永磁同步电机;DDVC技术;模糊自适应PID控制器 |
| 摘要： | 舵机是船舶航向非常重要的控制机构,船舶舵机系统的方向操纵性能的优劣直接影响着舰船的灵活性与安全性。从目前国内外舵机发展现状来说,噪声高,响应速度慢,高能耗仍然是舵机未来发展的巨大障碍。随着科学技术的不断更新,低能耗,小体积,响应速度快,低噪声的舵机成为未来的发展趋势。本课题将设计一种基于DDVC技术的转叶舵机系统,采用永磁同步电机(PMSM)直接驱动定量泵运转进而带动舵叶的转动,与传统舵机控制方式相比,省去了价格昂贵的变量泵和电磁阀。通过本文的研究证明基于DDVC技术的转叶舵机系统在噪声控制,节能降耗,小型集成度,动态特性等诸多指标均高于传统舵机系统。本文的研究也将对未来将DDVC技术实际应用到转叶舵机系统提供理论依据。 通过查找大量技术文献材料,本文将使用(PMSM)永磁同步电机,综合分析永磁同步电机的变频调速方法和原理,并搭建了整个同步电机变频调速系统以及系统动力部分和泵控转叶舵机执行部分的数学模型。在模型建立的基础上,对直驱式转叶舵机系统进行了集成化设计,省去了一些不必要的控制阀件和管路,减小了舵机系统体积和耗能与经济成本。分析舵机系统噪声的产生原因,并给出相应的解决方案。 参照转叶舵机系统控制要求和相关部件的技术参数,通过数学计算得到了系统的各部件仿真参数,对整个系统的电机部分,液压动力部分和转叶舵机部分都进行了合理选型,为后续建模仿真研究奠定了基础。本文并应用MATLAB软件做仿真研究,通过改变若干结构参数,分析其对转叶舵机系统的影响效果,并给出优化转叶舵机系统特性的合理意见。为直驱式转叶舵机系统设计PID控制器,通过仿真研究,对比有无水动力力矩干扰情况下的仿真图像,依据仿真曲线对其动态性能指标及控制精度进行总结和分析。 最后针对直驱式转叶舵机系统的小舵角,低转速死区特性和频响不高,抵御水动力外负载非线性时变特性能力差等缺点设计一种控制策略,依据模糊控制理论设计了模糊自适应PID控制器进行优化控制。结果表明:应用模糊自适应PID控制器系统的动态特性,高频响应能力和控制精度都得到了明显的提高,并同时可以减小死区和水动力负载时变特性对系统的影响。 |
| 作者： | 李龙 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 梁利华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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