[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

本發明公開了一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法及診斷系統，包括：建立操舵控制回路的相關數學模型；獲取舵機的指令舵角和當前實際舵角，并利用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，將所述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。本發明利用操舵控制回路的數學模型計算舵機的實際舵速與期望舵速，并根據實際舵速與期望舵速對控制回路進行故障診斷，可有效提高操舵控制回路故障診斷時的時效性與準確性，降低因操舵控制回路故障問題導致艦船險情發生。

技術領域

本發明涉及艦船操控技術領域，更具體的說是涉及一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法及診斷系統。

背景技術

在艦船操縱控制方面，特別是對于水下長時間潛航的潛艇，操舵控制為最常用的操縱模式。操舵系統是一個典型的機、電、液綜合閉環控制系統，在高速航行狀態時，操舵回路的故障短時間內就可導致險情事故發生。因此航行時，舵手需時刻關注艦船姿態的變化，難以有額外精力通過部件的運行狀態分析獲得操舵回路的故障狀態，因此操舵系統應對操舵控制回路運行狀態進行自動監控，及時給出操舵系統的功能是否異常，或是否出現故障征兆，并在出現故障時能進行及時告警，為后續人工或自動干預提供基礎。

現有的艦船操縱控制系統通常采用指令舵角與實際舵角差值大小和差值方向進行回路故障診斷，診斷時間長，且只能針對卡舵、跑舵故障進行診斷，對于操舵回路性能下降難以有效診斷；有時甚至誤報警，造成操舵備份通道頻繁切換。

因此，如何提供一種能夠提高對操舵控制回路的時效性和準確性的基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法及診斷系統，利用操舵控制回路的數學模型計算舵機的實際舵速與期望舵速，可有效提高操舵控制回路故障診斷時的時效性與準確性，降低因操舵控制回路故障問題導致艦船險情發生。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法，包括：

建立操舵控制回路的相關數學模型；

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。

經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明利用操舵控制回路的數學模型計算舵機的實際舵速與期望舵速，并利用實際航速與期望航速的差值判斷操舵控制回路是否存在故障，實現了全工況條件的操舵回路故障診斷；本發明能夠及時診斷因操舵控制回路導致的卡舵故障，避免了在存在卡舵故障的情況下因診斷不及時仍然進行人工來回操舵導致的故障閃爍問題。同時，本發明對故障診斷的時間由原來的5秒以上提高至3秒左右，且大大減少了操舵控制回路誤切換通道的情況，間接提高了操舵控制回路的可靠性水平。

優選的，在上述一種基于舵機模型的操舵控制回路故障診斷方法中，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、傳動機構及舵頁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。