[發明專利]一種全回轉槳轉舵過程中的PID速度控制系統

有效

• 申請號: 201710701118.0
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107515629B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 鄭銳聰;邱湘瑤;劉海輝
• 申請（專利權）人: 廣州海工船舶設備有限公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;B63H25/42
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 郝學江

1.一種全回轉槳轉舵過程中的PID速度控制系統，包括：駕控臺、中控箱PLC、變頻驅動系統和速度編碼器，其特征在于，所述駕控臺與所述中控箱PLC連接，用于向所述中控箱PLC發出指令；所述中控箱PLC用于執行PID速度算法；所述中控箱PLC與所述變頻驅動系統連接，用于改變螺旋槳的轉速；所述速度編碼器設置于全回轉槳的舵槳上，所述速度編碼器與所述中控箱PLC連接，用于將測得的舵槳的轉速傳遞至中控箱PLC；所述變頻驅動系統包括順序連接的變頻器、變頻電機、主軸和螺旋槳，所述中控箱PLC與步進箱連接，用于控制所述步進箱內的步進電機驅動舵槳進行轉舵；所述中控箱PLC包括：用于轉換執行處理模塊的轉換模塊；用于執行所述PID速度算法的處理模塊；以及用于轉化PID速度算法所得控制信息的控制模塊；

PID速度算法計算所得的路徑軌跡包括：穩定回轉直徑D；正橫向距離Tr：從船舶原來航線至船首轉向90°時，船總中剖所在位置之間的距離；縱距Ab：從轉舵開始時刻船舶重心G所在的位置,至船首轉向90°時船舶縱中剖面沿原航行方向前進的距離；船速與X軸夾角β，順時針為正；戰術直徑Dt：從船舶原來航線至船首轉向180°時，船總中剖所在位置之間的距離；其中，戰術直徑：穩定回轉直徑D為0.9-1.2；并且，集成電子羅盤傾角數據的采集，當船舶傾角達到警戒狀態時，把速度停下來，同時暫時停止轉舵；當船舶傾角小于警戒角度時，船舶繼續完成轉舵過程；

PID速度控制系統進行速度控制時：船舶以既定速度運行，駕控臺向中控箱PLC發出轉舵指令；中控箱PLC內執行PID速度算法對轉舵角度和舵槳速度進行計算是否需要進行減速轉舵，若需要，則將控制信號發送至變頻驅動系統，具體為：轉換模塊選擇處理模塊并將既定速度、轉舵角度和舵槳轉速發送至設置有PID速控算法的處理模塊，控制模塊將所得的控制信息進行轉化為變頻驅動系統的控制信號；變頻驅動系統的變頻器控制變頻電機進行遞進降速，完成平穩轉舵；轉舵完成，變頻器控制變頻電機進行遞進加速至船舶航行的既定速度或新設定的速度。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述駕控臺、所述中控箱PLC、所述變頻驅動系統之間的連接方式為一主一備的雙路連接。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述PID速度算法為u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)，其中kp為比例系數，TI為積分時間常數，TD為微分時間常數，e(t)為輸入，u(t)為輸出。