本发明专利技术涉及一种船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，包括控制器模块，上位机给出指定舵角，与位移传感器反馈的舵叶实际角度相比较，接收并产生控制信号；伺服电机驱动模块，接收由控制器模块计算后发出的控制信号，控制伺服电机的转速和转向；泵控动力模块，控制泵控动力机构中双向定量泵的转向和流量；转舵模块，系统中液压油推动转舵油缸中柱塞，将舵叶的偏转转化为柱塞缸的直线运动，实现舵叶的角度位移控制。本发明专利技术建立了与实际船用直驱式电液伺服舵机工作状态相似的实验平台，通过设计不同程序和算法进行舵叶偏转实验，选择适合该船舶条件下的控制算法；通过双向节流阀的调节，可在不同负载下进行舵叶偏转实验，提高实验准确性。验准确性。验准确性。
【技术实现步骤摘要】
船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台
[0001]本专利技术属于实验平台
，具体涉及一种船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台。
技术介绍
[0002]舵机是控制船舶航向的重要装置。船舶安全稳定的航行不仅需要主推进器的动力，更要保持其良好的操纵性能，即按照驾驶员意图保持或改变航向的能力。操纵舵机可以保持或改变船舶的航向，使船舶顺利到达指定地点或泊位。因此，舵机的性能优劣对船舶航行的安全性和稳定性起着决定性作用。
[0003]直驱式控制系统，其最显著的特点是省去了传统阀控和泵控系统中使用的电液伺服阀和斜盘式柱塞泵，用交流伺服电动机带动双向定量泵作为系统的动力源。此系统不仅具有液压传动功率大的特点，又保留了交流伺服电动机控制性能优良的特点。同传统的泵控和阀控系统相比，该系统具有调速性能优越、可靠性高、占地面积小、成本低、效率高等优点。因此直驱式控制技术在最近数十年得到了飞速的发展，也成为未来船舶舵机重要发展方向之一。
[0004]虽然直驱式控制系统有许多的优点，但该系统也存在动态特性较差，舵叶的频率响应较低等缺点，因此，如何提高控制精度成为亟待解决的问题，直驱式电液伺服技术在船舶舵机上的应用还需做进一步研究来改善其动态性能。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的动态特性较差、舵叶的频率响应较低的问题，提供一种船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，根据实际情况下船用直驱式电液伺服舵机的工作原理，来模拟实际船用直驱式电液伺服舵机工作状态，通过PLC控制器设计不同算法程序，可在不同算法下进行舵叶偏转实验，通过对比舵角偏转结果，选择适合该船舶条件下的控制算法，从而提高控制精度；通过双向节流阀的调节，可在不同负载下进行舵叶偏转实验，增加实验样本，从而提高实验准确性。
[0006]本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0007]一种船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，包括控制器模块、伺服电机、双向定量泵、转舵模块、主回路和油箱；所述控制器模块包括PLC控制器和伺服驱动器；所述转舵模块包括转舵油缸、柱塞和负载油缸；所述主回路包括第一支路和第二支路；
[0008]所述PLC控制器与伺服驱动器连接，PLC控制器接收上位机给定的舵角信号，且能够通过设计不同程序和算法将舵角信号转化为所述柱塞的往复运动信号，从而控制伺服驱动器的信号输入；所述伺服驱动器与伺服电机连接，控制伺服电机的转速和转向；所述伺服电机与双向定量泵连接，控制双向定量泵的转向和流量，双向定量泵的前端口通过油管连接到所述油箱的上端口，双向定量泵的右端口通过所述第一支路连接至所述转舵油缸的右腔，双向定量泵的左端口通过所述第二支路连接至所述转舵油缸的左腔；所述转舵油缸通
过柱塞与负载油缸相连，二者能够同步运动，转舵油缸将舵叶的偏转转化为柱塞的往复运动，实现对舵叶实际运动状态的模拟，负载油缸用于模拟在船舶实际航行时舵叶转动需要克服水动力矩的干扰。
[0009]上述方案中，所述负载油缸的左腔与右腔之间设置连通管路，该连通管路上设有双向节流阀，通过双向节流阀调节开度，调节两侧油压，从而改变负载油缸的负载大小。
[0010]上述方案中，所述第一支路上设有第一安全阀和第一液压锁；所述第二支路上设有第二安全阀和第二液压锁。
[0011]上述方案中，所述转舵实验平台还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括位移传感器、第一压力变送器、第二压力变送器；所述位移传感器安装于所述柱塞上，位移传感器将柱塞的位移转换为电信号反馈到所述PLC控制器上；所述第一压力变送器安装于第一支路上，用于采集转舵油缸右腔油压；所述第二压力变送器安装于第二支路上，用于采集转舵油缸左腔油压；第一压力变送器和第二压力变送器将转舵油缸的油压转换为电信号反馈到所述PLC控制器上。
[0012]上述方案中，所述转舵实验平台还包括主回路补油回路，所述主回路补油回路包括异步电动机、补油泵、第一溢流阀、第一补油阀、第二补油阀，所述异步电动机与补油泵相连，所述补油泵的进油口与所述油箱相连，补油泵的出油口与所述第一溢流阀相连，所述第一溢流阀右端通过第一补油阀与所述第一支路连接，第一溢流阀左端通过第二补油阀与所述第二支路连接。
[0013]上述方案中，所述补油泵进油口与油箱之间的管路上设有第一手动调节阀；所述补油泵出油口与油箱之间还设有第一回油管路，第一回油管路上设有第二手动调节阀。
[0014]上述方案中，所述补油泵出油口与第一溢流阀之间的管路上设有压力表。
[0015]上述方案中，所述转舵实验平台还包括负载油缸补油回路，所述负载油缸补油回路包括第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀，所述第二溢流阀右端口通过管路连接到主回路补油回路的管路上，第二溢流阀左端口通过管路分别连接到第一单向阀进口及第二单向阀进口，第一单向阀出口连接至负载油缸右端口，第二单向阀出口连接至负载油缸左端口。
[0016]上述方案中，所述第二溢流阀左端口与油箱之间还设有第二回油管路。
[0017]上述方案中，所述油箱外部设有油液玻璃管，通过油液玻璃管可看出油箱中油液高度。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]1、本专利技术通过转舵油缸将舵叶的偏转转化为柱塞的往复运动，实现对舵叶实际运动状态的模拟，通过负载油缸模拟在船舶实际航行时舵叶转动需要克服水动力矩的干扰，从而实现对实际船用直驱式电液伺服舵机工作状态的模拟。通过PLC控制器接收上位机给定的舵角信号，将舵角信号转化为柱塞的往复运动信号，从而控制伺服驱动器的信号输入，进一步控制伺服电机的转速和转向。通过设计不同程序和算法进行舵叶偏转实验，对比舵角偏转结果，选择适合该船舶条件下的控制算法。
[0020]2、本专利技术通过双向节流阀的调节，可在不同负载下进行舵叶偏转实验，增加实验样本，且能保证负载稳定，使得实验过程接近于线性过程，从而提高实验准确性。
[0021]3、本专利技术根据实际情况下船用直驱式电液伺服舵机的工作原理，来模拟实际船用直驱式电液伺服舵机工作状态，本实验平台结构简单，可操作性较强，可考虑作为船舶专业
学生学习相关知识及实验的平台。
附图说明
[0022]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0023]图1是本专利技术船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台的原理图(伺服电机正转)；
[0024]图2是本专利技术船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台的另一角度结构示意图；
[0026]图4是本专利技术船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台的主视图。
[0027]图中：11、控制开关组；12、PLC控制器；13、伺服驱动器；
[0028]21、伺服电机；
[0029]31、双向定量泵；
[0030]41、转舵油缸；42、柱塞；43、第一法兰；44、负载油缸；
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，其特征在于，包括控制器模块、伺服电机、双向定量泵、转舵模块、主回路和油箱；所述控制器模块包括PLC控制器和伺服驱动器；所述转舵模块包括转舵油缸、柱塞和负载油缸；所述主回路包括第一支路和第二支路；所述PLC控制器与伺服驱动器连接，PLC控制器接收上位机给定的舵角信号，且能够通过设计不同程序和算法将舵角信号转化为所述柱塞的往复运动信号，从而控制伺服驱动器的信号输入；所述伺服驱动器与伺服电机连接，控制伺服电机的转速和转向；所述伺服电机与双向定量泵连接，控制双向定量泵的转向和流量，双向定量泵的前端口通过油管连接到所述油箱的上端口，双向定量泵的右端口通过所述第一支路连接至所述转舵油缸的右腔，双向定量泵的左端口通过所述第二支路连接至所述转舵油缸的左腔；所述转舵油缸通过柱塞与负载油缸相连，二者能够同步运动，转舵油缸将舵叶的偏转转化为柱塞的往复运动，实现对舵叶实际运动状态的模拟，负载油缸用于模拟在船舶实际航行时舵叶转动需要克服水动力矩的干扰。2.根据权利要求1所述的船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，其特征在于，所述负载油缸的左腔与右腔之间设置连通管路，该连通管路上设有双向节流阀，通过双向节流阀调节开度，调节两侧油压，从而改变负载油缸的负载大小。3.根据权利要求1所述的船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，其特征在于，所述第一支路上设有第一安全阀和第一液压锁；所述第二支路上设有第二安全阀和第二液压锁。4.根据权利要求1所述的船用直驱式电液伺服舵机的转舵实验平台，其特征在于，所述转舵实验平台还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括位移传感器、第一压力变送器、第二压力变送器；所述位移传感器安装于所述柱塞上，位移传感器将柱塞的位移转换为电信号反馈到所述PLC控制器上；所述第一压力变送器安装于第一支路上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：高岚，张祥，徐合力，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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