[發明專利]基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法及診斷系統

有效

• 申請號: 202010930764.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112000107B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 李兵軍;李軍;趙光;但楊文;孫寒冰;趙小軍;諶興良;羅洪甲;金榮
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所九江分部
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，包括：

建立操舵控制回路的相關數學模型；所述相關數學模型包括操舵控制回路的完整模型或簡化模型、期望舵速計算模型和實際舵速計算模型；其中，所述操舵控制回路的完整模型或簡化模型是根據操舵輸出指令、操舵裝置驅動輸出、傳動機構及舵葉的運動建立的數學模型；所述期望舵速計算模型用于計算舵機的期望舵速；所述實際舵速計算模型用于計算舵機的實際舵速；

獲取舵機的指令舵角和當前實際舵角，并利用所述相關數學模型計算舵機的期望舵速和實際舵速；

計算舵機期望舵速和實際舵速的舵速偏差，將舵速偏差與預設閾值進行比對，并根據比對結果診斷操舵控制回路是否存在異常；

診斷操舵控制回路是否存在異常的具體方法為：

劃分舵速區域帶；

判定所述期望舵速和所述實際舵速分別處于所述舵速區域帶的具體位置，當兩者的舵速區域帶的間隔大于預設閾值時，判斷操舵控制回路存在故障。

2.根據權利要求1所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，所述操舵控制回路的完整模型或簡化模型包括限幅環節G₀(s)、比例環節K1、慣性低通環節1/(K₂S+1)和傳遞函數G₂(S)和比例環節K3；測角裝置測得的當前實際舵角經比例環節K3后與指令舵角進行比較，其差值信號依次經過限幅環節G₀(s)、比例環節K1以及慣性低通環節1/(K₂S+1)后，獲得期望舵速信號，期望舵速信號再經傳遞函數G₂(S)，使舵葉偏轉至指令舵角。

3.根據權利要求2所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，限幅環節G₀(s)、比例環節K1和慣性低通環節1/(K₂S+1)組成所述期望舵速計算模型；所述期望舵速計算模型用于根據所述指令舵角、實際舵角、限幅環節G₀(s)、比例環節K1以及慣性低通環節1/(K₂S+1)逐級計算后，獲得舵機運動的期望舵速值。

4.根據權利要求1所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，所述實際舵速計算模型依次對測角裝置測得的當前實際舵角進行微分處理和低通濾波處理，獲得所述實際舵速。

5.根據權利要求1所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，所述舵速區域帶按照方向劃分為正舵速區和負舵速區；所述正舵速區按照舵速劃分為正向中低舵速帶、正向正常舵速帶和正向高舵速帶；所述負舵速區按照舵速劃分為負向中低舵速帶、負向正常舵速帶和負向高舵速帶。

6.根據權利要求1所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，所述預設閾值根據舵機的當前工況動態調整。

7.一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷系統，其適用于如權利要求1-6任一項所述的一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，其特征在于，包括：

模型構建模塊，所述模型構建模塊用于建立操舵控制回路的相關數學模型；所述相關數學模型包括操舵控制回路的完整模型或簡化模型、期望舵速計算模型和實際舵速計算模型；其中，所述操舵控制回路的完整模型或簡化模型是根據操舵輸出指令、操舵裝置驅動輸出、傳動機構及舵葉的運動建立的數學模型；所述期望舵速計算模型用于計算舵機的期望舵速；所述實際舵速計算模型用于計算舵機的實際舵速；

舵速計算模塊，所述舵速計算模塊用于根據所述相關數學模型計算舵機的期望舵速和實際舵速；以及

診斷模塊，所述診斷模塊用于計算舵機期望舵速和實際舵速的舵速偏差，將舵速偏差與預設閾值進行比對，并根據比對結果診斷操舵控制回路是否存在異常；具體為：劃分舵速區域帶；判定所述期望舵速和所述實際舵速分別處于所述舵速區域帶的具體位置，當兩者的舵速區域帶的間隔大于預設閾值時，判斷操舵控制回路存在故障。