[發(fā)明專利]一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710701118.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107515629B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭銳聰;邱湘瑤;劉海輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州海工船舶設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G05D13/62
• 分類號(hào): G05D13/62;B63H25/42
• 代理公司: 北京連城創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11254
• 代理人: 郝學(xué)江

本發(fā)明涉及一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)，包括：駕控臺(tái)、中控箱PLC、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和速度編碼器，本發(fā)明能保證船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性，并延長了推進(jìn)轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的壽命，轉(zhuǎn)舵信息實(shí)時(shí)反饋，自動(dòng)判斷轉(zhuǎn)舵角度調(diào)節(jié)船舶最佳速度，使得船舶擁有最佳轉(zhuǎn)舵半徑并保證船舶轉(zhuǎn)舵過程中的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶全回轉(zhuǎn)槳控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全回轉(zhuǎn)舵槳(舵槳裝置及時(shí)舵與槳的作用合成一體，取代常規(guī)的舵和槳)在我國的應(yīng)用越來越多。其優(yōu)異的機(jī)動(dòng)性能，便于操作、維修、節(jié)能等有點(diǎn)受到了廣大船東的歡迎。但船況現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，偶爾遇到突然事件需要規(guī)避，因人工操舵偶爾存在注意力不集中、容易疲勞、誤操作等不確定因素的存在，船舶在高速度需要大角度轉(zhuǎn)舵時(shí)候，往往會(huì)導(dǎo)致船舶轉(zhuǎn)舵半徑過大，轉(zhuǎn)舵過程中舵槳受力不平衡轉(zhuǎn)舵過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致船舶推進(jìn)轉(zhuǎn)舵設(shè)備的壽命減少，船舶轉(zhuǎn)舵過程中大角度傾斜甚至傾覆等安全隱患，嚴(yán)重影響船舶的正常穩(wěn)定運(yùn)行和船員們的身心安全。

因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)船舶轉(zhuǎn)舵過程中全回轉(zhuǎn)槳的速度控制系統(tǒng)成為本領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)，能保證船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性，并延長了推進(jìn)轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的壽命，轉(zhuǎn)舵信息實(shí)時(shí)反饋，自動(dòng)判斷轉(zhuǎn)舵角度調(diào)節(jié)船舶最佳速度，使得船舶擁有最佳轉(zhuǎn)舵半徑并保證船舶轉(zhuǎn)舵過程中的穩(wěn)定性。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)，包括：駕控臺(tái)、中控箱PLC、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和速度編碼器，其特征在于，其中，

所述駕控臺(tái)與所述中控箱PLC連接，用于向所述中控箱PLC發(fā)出指令；

所述中控箱PLC用于執(zhí)行PID速度算法；

所述中控箱PLC與所述變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，用于改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速；

所述速度編碼器設(shè)置于全回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳遞至中控箱PLC。

進(jìn)一步的，所述變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括順序連接的變頻器、變頻電機(jī)、主軸和旋轉(zhuǎn)槳。

進(jìn)一步的，還包括步進(jìn)箱，所述中控箱PLC與所述步進(jìn)箱連接，用于控制所述步進(jìn)箱內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)舵槳進(jìn)行轉(zhuǎn)舵。

進(jìn)一步的，所述中控箱PLC包括：

用于轉(zhuǎn)換執(zhí)行處理模塊的轉(zhuǎn)換模塊；

用于執(zhí)行所述PID速度算法的處理模塊；以及

用于轉(zhuǎn)化PID速度算法所得控制信息的控制模塊。

進(jìn)一步的，所述駕控臺(tái)、所述中控箱PLC、所述變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的連接方式為一主一備的雙路連接

進(jìn)一步的，所述PID速度算法為u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)，其中，其中kp為比例系數(shù)，TI為積分時(shí)間常數(shù)，TD為微分時(shí)間常數(shù)，e(t)為輸入，u(t)為輸出。

同時(shí)，本發(fā)明提供了一種全回轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)舵過程中的PID速度控制系統(tǒng)進(jìn)行速度控制的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)船舶以既定速度運(yùn)行，駕控臺(tái)向中控箱PLC發(fā)出轉(zhuǎn)舵指令；

2)中控箱PLC內(nèi)執(zhí)行PID速度算法對(duì)轉(zhuǎn)舵角度和舵槳速度進(jìn)行計(jì)算是否需要進(jìn)行減速轉(zhuǎn)舵，若需要，則將控制信號(hào)發(fā)送至變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

3)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變頻器控制變頻電機(jī)進(jìn)行遞進(jìn)降速，完成平穩(wěn)轉(zhuǎn)舵；