[發明專利]角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201210343373.X
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102849201A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 黃民;邱黎輝
• 申請（專利權）人: 蘇州船用動力系統股份有限公司
• 主分類號: B63H25/02
• 分類號: B63H25/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及船用推進器，尤其涉及角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置及其控制方法。

背景技術

舵槳轉舵方式之一是采用機帶泵即由主機直接拖動的液壓泵，受主機速度的影響，會隨主機速度的加快而加快。特別是在船舶高速行駛時，較快的轉舵速度容易導致嚴重的安全隱患。一直以來，各舵槳廠家常用的方法是用主機轉速作為補償參數，對比例閥開口按照經驗值做補償。這種方法屬于開環控制，會隨著環境的改變如洋流、機械阻尼、液壓系統包括油路阻尼等因素導致轉舵速度的不均衡。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置及其控制方法，適于遠距離信號傳輸。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置，轉舵立柱旋轉支撐于法蘭上，轉舵立柱的下部固定下齒輪箱，轉舵立柱的上部安裝回轉大齒輪，轉舵液壓馬達固定于法蘭上，轉舵液壓馬達的輸出軸與行星減速器的輸入軸驅動連接，行星減速器的輸出軸上安裝主動小齒輪，主動小齒輪與回轉大齒輪相嚙合，回轉大齒輪還與減速齒輪相嚙合，其特征在于：所述減速齒輪上布置有旋轉編碼器，旋轉編碼器與舵角指示器和PLC控制單元通訊連接，PLC控制單元與操縱手柄上的電位器和比例閥控制連接，比例閥位于轉舵液壓馬達的油路回路中。

進一步地，上述的角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置，其中，所述旋轉編碼器為R36系列霍爾編碼器。

更進一步地，上述的角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置，其中，所述旋轉編碼器為R36A模擬量霍爾編碼器。

本發明角度信號控制的恒速轉舵伺服裝置的控制方法，通過控制比例閥開度調節轉舵液壓馬達的轉速，轉舵液壓馬達的輸出軸轉速經行星減速器減速后驅動主動小齒輪旋轉，主動小齒輪與回轉大齒輪嚙合從而驅動轉舵立柱旋轉，回轉大齒輪的轉速并傳遞到減速齒輪，由旋轉編碼器檢測減速齒輪的轉速作為舵槳舵角反饋信號，旋轉編碼器將檢測到的舵槳舵角反饋信號反饋到PLC控制單元；?

PLC控制單元對操縱手柄舵角指令和舵槳舵角反饋信號通過其AD模塊采樣由PLC控制單元做減法運算；減法運算的差值由PLC控制單元的邏輯判斷功能做分類：當差值小于死區值則轉舵速度指令輸出為零，當差值在死區值與設定的減速區域值之間時轉舵速度指令輸出與差值成正比，即轉舵速度指令輸出為差值乘以系數，當差值大于設定的減速區域值時轉舵速度指令輸出為恒值，即為設定的轉舵速度；

旋轉編碼器采樣舵槳舵角反饋信號讀進PLC控制單元，算出單位時間舵槳的變化量，即實際轉舵速度；將轉舵速度指令和實際轉舵速度在PLC控制單元運算器中做減法運算，并把結果除以比例系數，作為比例閥開度的補償值與當前的比例閥開度相加，作為下一個時間段的比例閥開度；通過PLC控制單元的PID模塊調節比例閥的開度，調節轉舵液壓馬達的轉速，實現穩定舵槳的轉舵速度。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明采用旋轉編碼器更適于遠距離傳輸，利用舵角反饋系統計算出實際的轉舵速度，再根據技術要求的轉速對比例閥的開度進行實時調節，為防止超調和隨動性差需要給一個合適的補償，允許調試人員根據不同的槳給予不同的慣性參數，經實船測試性能完全滿足設計要求。舵槳轉舵速度是通過控制比例閥開度實現，同時又受洋流、機械阻尼、機械慣量、液壓管路阻力等諸多方面的影響，調試人員在對控制系統有一個充分了解的基礎上配合一個適合的比例系數和積分微分等參數，可以將系統調整到最佳狀況。由于內部為數字內核，所以具有更強的抗干擾能力；如果采用數字傳輸方式，由于采用CRC等校驗方式，因此有較模擬量信號更強的糾錯能力和判斷傳輸故障的能力。無磨損，長運行壽命，采用電流傳輸方式，實現長距離的信號傳遞。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

圖1：恒速轉舵伺服裝置的構造示意圖；

圖2：圖1中A部的局部放大示意圖。

具體實施方式