船舶舵机负载模拟系统设计与试验研究

发布时间：2023-04-16 20:29

　　舵机装置是用来改变船舶航行方向的执行机构,在船舶实际航行过程中,舵机装置面临着复杂多变的水动力载荷工况,这要求舵机装置具有较好的操作性能。为了能够有效地提高舵机装置的操作性能和使用寿命,缩短研制周期,节约研制成本,提高研制成功率,需要对舵机装置的实际工作载荷进行模拟,满足舵机装置的静动态性能测试需求,进而对舵机装置的整体性能做出评估并改善其设计方案。本课题以舵机负载模拟系统为研究对象,该系统能在实验室条件下对舵机装置进行静动态加载试验,复现舵机装置在船舶实际航行过程中所受到的水动力载荷,测试舵机装置在不同航速负载工况下的控制精度和响应速度等性能指标。本课题的具体研究内容如下:(1)结合舵机负载模拟器的国内外研究现状,分析电液式、电动式和气动式三种加载方式的优缺点。针对船舶舵机装置受水动力载荷变化范围较宽的特点,采用了电液式加载方式设计舵机负载模拟系统,分析负载模拟系统的主要技术难点,确定本课题的研究内容。(2)根据舵机装置的性能测试需求,明确了系统的设计指标和功能需求,基于比例溢流阀和电液伺服阀的控制原理对系统进行了液压原理设计,并对主要元件进行选型计算。(3)建立了系统的数学模型,求...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 舵机负载模拟系统概述
        1.2.1 国外研究现状综述
        1.2.2 国内研究现状综述
        1.2.3 电液负载模拟系统
    1.3 负载模拟系统技术难点
    1.4 本课题的主要研究内容
第2章 舵机负载模拟系统功能指标与方案设计
    2.1 负载模拟系统设计指标
    2.2 负载模拟系统功能需求
    2.3 负载模拟系统方案设计
        2.3.1 负载模拟系统组成
        2.3.2 液压系统原理设计
        2.3.3 液压元件选型计算
    2.4 本章小结
第3章 舵机负载模拟系统数学建模与仿真分析
    3.1 负载模拟系统数学建模
        3.1.1 力传感器数学模型
        3.1.2 舵机系统数学模型
        3.1.3 加载系统数学模型
        3.1.4 伺服阀的数学模型
        3.1.5 系统传递函数框图
    3.2 负载模拟系统仿真分析
        3.2.1 舵机系统仿真分析
        3.2.2 加载系统仿真分析
        3.2.3 系统耦合仿真分析
    3.3 系统多余力的特性分析
        3.3.1 多余力的产生原理
        3.3.2 多余力的仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 舵机负载模拟系统试验台架设计与搭建
    4.1 试验台架液压系统设计
        4.1.1 液压系统三维建模
        4.1.2 液压系统实物搭建
    4.2 试验台架电气系统设计
        4.2.1 电气系统原理设计
        4.2.2 电气系统实物搭建
    4.3 试验台架控制系统设计
        4.3.1 控制系统软件架构
        4.3.2 控制系统程序设计
    4.4 本章小结
第5章 加载系统力跟踪闭环控制特性试验研究
    5.1 多余力的抑制策略研究
        5.1.1 速度前馈补偿控制
        5.1.2 模糊自整定PID控制
        5.1.3 控制算法仿真分析
    5.2 静态加载特性试验研究
    5.3 动态加载特性试验研究
        5.3.1 电机泵组加载工况
        5.3.2 蓄能器站加载工况
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果及奖励



本文编号：3791818