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400kN·m舵机液压系统的设计与仿真研究
| 论文题名： | 400kN·m舵机液压系统的设计与仿真研究 |
| 关键词： | 舵机液压系统;船舶运动控制;水动力负载;仿真分析 |
| 摘要： | 电动液压舵机系统是现今使用最多的舵机系统，其许多优点促使电动液压舵机的普及，其液压及其控制系统也是船舶上非常重要的船舶运动控制系统。船舶运动动态特性除了与舵机的动态特性、航行工况密切相关外，还受风、浪、流等各种干扰，所以船舶航行时舵机系统所受到的水动力负载和干扰情况非常复杂。本文以某型船操舵系统的技术要求为基础，通过对操舵系统的设计和分析，建立了操舵系统和自动舵航向控制系统的模型，利用经典PID控制分别设计了其控制器，并通过其仿真分析证明了其控制器的有效性。 本文首先通过对参考文献的阅读、分析和整理，综述了船舶操舵系统的组成和发展现状，分析了船舶随动操舵系统的工作原理以及液压舵机的基本技术要求和选用原则，为液压舵机的设计提供参考。其次，本文分析了不同舵型的特点以及适用的船型，并根据泵控型舵机液压伺服系统的组成和某型船舶舵机系统的性能要求，选定本舵机的舵型以及舵机机械结构布置，并对随动舵系统进行了工程设计计算和元件选型，构成了该舵机液压系统，为其建模仿真研究打下了基础。通过对舵机液压控制系统的简化分别完成了变量泵排量控制系统、操舵系统的数学建模，并最终建立了随动操舵系统的传递函数模型。在此基础上通过对自动舵系统的功能和航向控制系统工作原理的分析，分别建立了船舶操纵运动的线性、非线性模型；在对船舶航行过程中外界环境干扰进行分析之后，建立了外界环境干扰模型以及考虑外界环境干扰时的船舶航向控制系统模型。最后利用经典PID控制理论分别对变量泵排量控制系统、随动操舵系统和航向控制系统进行了PID控制器设计以及仿真分析。通过仿真曲线表明，当系统中存在着干扰时虽然会影响系统的精度和稳定性，但是采用经典PID控制理论设计的控制器仍然能满足该舵机系统的性能要求。 |
| 作者： | 冷骏 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 梁利华;陈奇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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