本发明专利技术涉及恒速转舵伺服装置及控制方法，转舵立柱旋转支撑于法兰上，转舵立柱的下部固定下齿轮箱，转舵立柱的上部安装回转大齿轮，转舵液压马达固定于法兰上，转舵液压马达的输出轴与行星减速器的输入轴驱动连接，行星减速器的输出轴上安装主动小齿轮，主动小齿轮与回转大齿轮相啮合，回转大齿轮还与减速齿轮相啮合，减速齿轮上布置有反馈器，反馈器与舵角指示器和PLC控制单元通讯连接，PLC控制单元与操纵手柄和比例阀控制连接，比例阀位于转舵液压马达的油路回路中。将舵角指令和舵角反馈做差值运算，将舵角反馈信号做对时间的微分变换计算出转舵速度，根据转舵速度指令和实际转舵速度的差异调整比例阀，实现稳定转舵速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船用推进器，尤其涉及。
技术介绍
舵桨转舵方式之一是采用机带泵即由主机直接拖动的液压泵，受主机速度的影响，会随主机速度的加快而加快。特别是在船舶高速行驶时，较快的转舵速度容易导致严重的安全隐患。一直以来，各舵桨厂家常用的方法是用主机转速作为补偿参数，对比例阀开口按照经验值做补偿。这种方法属于开环控制，会随着环境的改变如洋流、机械阻尼、液压系统包括油路阻尼等因素导致转舵速度的不均衡。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现恒速转舵伺服装置，特点是转舵立柱旋转支撑于法兰上，转舵立柱的下部固定下齿轮箱，转舵立柱的上部安装回转大齿轮，转舵液压马达固定于法兰上，转舵液压马达的输出轴与行星减速器的输入轴驱动连接，行星减速器的输出轴上安装主动小齿轮，主动小齿轮与回转大齿轮相啮合，回转大齿轮还与减速齿轮相啮合，减速齿轮上布置有反馈器，反馈器与舵角指示器和PLC控制单元通讯连接，PLC控制单元与操纵手柄和比例阀控制连接，比例阀位于转舵液压马达的油路回路中。进一步地，上述的恒速转舵伺服装置，其中，所述PLC控制单元包含有AD模块和 PID模块。本专利技术恒速转舵伺服装置的控制方法，通过控制比例阀开度调节转舵液压马达的转速，转舵液压马达的输出轴转速经行星减速器减速后驱动主动小齿轮旋转，主动小齿轮与回转大齿轮啮合从而驱动转舵立柱旋转，回转大齿轮的转速并传递到减速齿轮，由反馈器检测减速齿轮的转速作为舵桨舵角反馈信号，反馈器将检测到的舵桨舵角反馈信号反馈到PLC控制单元；PLC控制单元对操纵手柄舵角指令和舵桨舵角反馈信号通过其AD模块采样由PLC控制单元做减法运算；减法运算的差值由PLC控制单元的逻辑判断功能做分类当差值小于死区值则转舵速度指令输出为零，当差值在死区值与设定的减速区域值之间时转舵速度指令输出与差值成正比，即转舵速度指令输出为差值乘以系数，当差值大于设定的减速区域值时转舵速度指令输出为恒值，即为设定的转舵速度；反馈器采样舵桨舵角反馈信号读进PLC控制单元，算出单位时间舵桨的变化量，即实际转舵速度；将转舵速度指令和实际转舵速度在PLC控制单元运算器中做减法运算，并把结果除以比例系数，作为比例阀开度的补偿值与当前的比例阀开度相加，作为下一个时间段的比例阀开度；通过PLC控制单元的PID模块调节比例阀的开度，调节转舵液压马达的转速，实现稳定舵桨的转舵速度。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本专利技术利用舵角反馈系统计算出实际的转舵速度，再根据技术要求的转速对比例阀的开度进行实时调节，为防止超调和随动性差需要给一个合适的补偿，允许调试人员根据不同的桨给予不同的惯性参数，经实船测试性能完全满足设计要求。舵桨转舵速度是通过控制比例阀开度实现，同时又受洋流、机械阻尼、机械惯量、液压管路阻力等诸多方面的影响， 调试人员在对控制系统有一个充分了解的基础上配合一个适合的比例系数和积分微分等参数，可以将系统调整到最佳状况；调整方式非常简单，而且抗环境干扰能力较强。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明 图1 恒速转舵伺服装置的构造示意图2 图1中A部的局部放大示意图； 图3 控制流程示意图。具体实施例方式如图1所示，恒速转舵伺服装置，转舵立柱6旋转支撑于法兰上，转舵立柱6的下部固定下齿轮箱7，转舵立柱6的上部安装回转大齿轮5，转舵液压马达2固定于法兰上，转舵液压马达2的输出轴与行星减速器3的输入轴驱动连接，行星减速器3的输出轴上安装主动小齿轮4，主动小齿轮4与回转大齿轮5相啮合，如图2所示，回转大齿轮5还与减速齿轮8相啮合，减速齿轮8上布置有反馈器9，反馈器9与舵角指示器11和PLC控制单元10 通讯连接，PLC控制单元10包含有AD模块和PID模块，PLC控制单元10与操纵手柄12和比例阀1控制连接，比例阀1位于转舵液压马达2的油路回路中。伺服装置采用PLC作为控制单元，PLC控制单元除具有逻辑控制能力外还具有较强的运算功能。使用PLC控制单元所配的AD模块可以将指令和反馈的舵角模拟量检测出转变成PLC能够接受的数字量，经PLC采样的信号通过函数运算得到所需要的转舵速度，并通过微分模块计算出转舵速度。再通过PLC控制单元的PID模块调节比例阀的开度，实现转舵速度的控制。 采用通常的PLC控制单元或者单片机、嵌入式系统等带有CPU的控制单元，控制单元具有一定的数学运算能力。将舵角指令(转舵手柄信号)和舵角反馈(实际舵桨位置信号) 做差值运算，再把舵角反馈信号做一个对时间的微分变换计算出转舵速度。再根据得出的转舵速度指令和实际转舵速度的差异调整控制液压马达流量的比例阀，从而达到稳定转舵速度的结果。 如图3所示，恒速转舵伺服装置的控制方法，通过控制比例阀1开度调节转舵液压马达2的转速，转舵液压马达2的输出轴转速经行星减速器3减速后驱动主动小齿轮4旋转，主动小齿轮4与回转大齿轮5啮合从而驱动转舵立柱6旋转，回转大齿轮5的转速并传递到减速齿轮8，由反馈器9检测减速齿轮8的转速作为舵桨舵角反馈信号(因减速齿轮与转舵齿轮的速比是1 :1，所以可以反映舵桨的舵角)，反馈器9将检测到的舵桨舵角反馈信号反馈到PLC控制单元10;PLC控制单元10对操纵手柄舵角指令和舵桨舵角反馈信号通过其AD模块采样由PLC 控制单元做减法运算；减法运算的差值由PLC控制单元的逻辑判断功能做分类当差值小于死区值则转舵速度指令输出为零，当差值在死区值与设定的减速区域值之间时转舵速度指令输出与差值成正比，即转舵速度指令输出为差值乘以系数(系数是PID控制中积分的时间常数)，当差值大于设定的减速区域值时转舵速度指令输出为恒值，即为设定的转舵速度；反馈器采样舵桨舵角反馈信号读进PLC控制单元，算出单位时间舵桨的变化量，即实际转舵速度；将转舵速度指令和实际转舵速度在PLC控制单元运算器中做减法运算，并把结果除以比例系数(系数是PID控制中积分的时间常数)，作为比例阀开度的补偿值与当前的比例阀开度相加，作为下一个时间段的比例阀开度；通过PLC控制单元的PID模块调节比例阀的开度，调节转舵液压马达的转速，实现稳定舵桨的转舵速度。由于上述过程属于积分控制，所以对于系统的不稳定造成的转舵速度的波动有过滤作用。调节系数可以使系统适应不同的惯性系统。舵角反馈经PLC控制单元的AD模块采样到PLC控制单元，一路与舵角指令比较由 PLC控制单元计算转舵速度指令，另一路经PLC控制单元微分计算出实际转舵速度。将转舵速度指令与实际转舵速度比较后把差值积分除以系数，作为比例阀的补偿量与之前的比例阀开度相加得出当前的比例阀开度，最终控制转舵液压马达的转速。由于采用了积分，有效的稳定了采样时信号的干扰和海上浪涌及舵桨本身的不确定因素造成的抖动。使舵桨能按照设定的转舵速度跟随手柄指令转至目标值。转舵指令与反馈之间差值达到一定值时，则转舵速度要求以一个恒定的旋速旋转；当小于此值时，即进入减速区，则旋速根据差值的减少按照比例减小；直到进入死区， 使桨完全停转；死区是防止过冲，也是为防止信号干扰造成的比例阀频繁开关；这在以往的设计中所必需的；由于比例阀有减速区域，因此比例阀的死区比开关阀减小很多，而在伺服系统中由于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄民，邱黎辉，
申请(专利权)人：苏州船用动力系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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