船舶柴油机调速器试验台制造技术

船舶柴油机调速器试验台，包括调速器试验装置、RTPC仿真器及I/O模块，所述调速器试验装置至少包括依次相连的变频电机、调速器执行器、位置编码器；所述RTPC仿真器为集成了柴油机模型的工控机；RTPC仿真器的输出端通过线束与I/O模块的输入端连接，I/O模块的输出端通过线束与调速器试验装置的变频电机的输入端连接，调速器试验装置的位置编码器的输出端通过CAN总线与RTPC仿真器的输入端连接，RTPC仿真器、I/O模块与调速器试验装置通过线束依次相连构成闭环仿真系统。I/O模块接收RTPC仿真器仿真输出的柴油机模型转速信号并将其转化为控制信号传送至调速器试验装置。本发明专利技术针对不同类型船舶柴油机调速器进行性能测试和控制策略研究，可靠性高、通用性强。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】船舶柴油机调速器试验台，包括调速器试验装置、RTPC仿真器及I/O模块，所述调速器试验装置至少包括依次相连的变频电机、调速器执行器、位置编码器；所述RTPC仿真器为集成了柴油机模型的工控机；RTPC仿真器的输出端通过线束与I/O模块的输入端连接，I/O模块的输出端通过线束与调速器试验装置的变频电机的输入端连接，调速器试验装置的位置编码器的输出端通过CAN总线与RTPC仿真器的输入端连接，RTPC仿真器、I/O模块与调速器试验装置通过线束依次相连构成闭环仿真系统。I/O模块接收RTPC仿真器仿真输出的柴油机模型转速信号并将其转化为控制信号传送至调速器试验装置。本专利技术针对不同类型船舶柴油机调速器进行性能测试和控制策略研究，可靠性高、通用性强。【专利说明】船舶柴油机调速器试验台
本专利技术属于内燃机工程
，具体涉及一种船舶柴油机调速器试验台，用于船舶柴油机调速器动态性能测试、调速器控制策略研究及控制器开发。
技术介绍
柴油机调速器作为改变柴油机喷油量的调节机构，是柴油机性必不可少的固件之一。调速器性能指标直接影响柴油机的动力性能指标(功率、转矩、转速)和运转性能指标(冷起动性能、噪声、振动)，同时还会影响油耗和有害气体排放。目前，对船舶柴油机调速器进行性能测试最直观的方法就是采用配机考核法。该方法是把调速器直接安装在所配套的柴油机上进行台架试验，但这种方法既不经济又不安全。还有比较常用的计算机仿真法，该方法是根据调速器的动力学(机械式调速器)、流体力学(液压调速器)和电磁学原理(电子调速器)，通过数学推导建立调速器仿真模型，在计算机上进行离线仿真试验。这种方法经济合算，不需要花费很大的人力、财力和时间，仿真还可以完成实机试验中无法做到的或者十分危险的试验。但是，由于建模方法本身的局限性，调速器系统难以用准确的数学模型来表达，所以该方法不能得到准确的结果。传统的配机考核法测试调速器性能很难满足既经济又安全可靠的要求；计算机仿真法存在精度不高的缺点。半物理仿真技术(硬件在环仿真技术)的发展为柴油机调速器性能测试与控制器开发系统提供了一种全新的方法。硬件在环仿真技术把数学模型、物理模型和实体结合起来组成一个仿真系统。因此，研制一种柴油机调速器硬件在环仿真试验台，对于调速器动态性能测试、调速器控制策略研究及控制器开发有着很强的工程应用研究价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有柴油机调速器开发与测试存在的上述不足，提供一种可靠性高、通用性强、计算精度高的船舶柴油机调速器试验台，针对不同柴油机调速器进行性能测试，以及调速器控制策略研究与控制器开发。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是:船舶柴油机调速器试验台，包括调速器试验装置、RTPC仿真器及I/O模块，所述调速器试验装置至少包括依次相连的变频电机、调速器执行器、位置编码器；所述RTPC仿真器为集成了柴油机模型的工控机；所述RTPC仿真器的输出端通过线束与I/O模块的输入端连接，I/O模块的输出端通过线束与调速器试验装置的变频电机的输入端连接，调速器试验装置的位置编码器的输出端通过CAN总线与RTPC仿真器的输入端连接，所述RTPC仿真器、I/O模块与调速器试验装置通过线束依次相连构成闭环仿真系统。按上述方案，所述I/O模块由ETAS-ES4100板卡箱和I/O板卡组成，I/O板卡设置在ETAS-ES4100板卡箱内。按上述方案，所述变频电机由变频器和驱动电机组成，所述变频器为ACS510系列变频器，额定功率1.5kff,内置Modbus接口和模拟输入接口 ；所述驱动电机采用ABB-QABP系列变频调速三相异步电机，额定功率1.lkW，额定扭矩10.5N.m，额定转速935r/min。按上述方案，所述位置编码器采用倍加福CVS58系列单圈13位绝对式光电位置编码器，该绝对式光电位置编码器设有电隔离CAN总线接口。按上述方案，该调试器试验台为机械式调速器试验台，相应的调速器试验装置中的调速器执行器为机械调速器执行器。按上述方案，该调试器试验台为液压式调速器试验台，相应的调速器试验装置中的调速器执行器为液压调速器执行器，所述调速器试验装置还包括液压供油单元，所述液压油供油单元由油箱、油泵、电机、温控仪、热电阻传感器、加热器、调压阀、滤器和油管组成，热电阻传感器、加热器、滤器插入油箱中，油箱与油泵通过油管连接，油泵的输入端与电机连接，油泵的输出端通过调压阀、油管连接至液压调速器执行器上。按上述方案，所述温控仪采用PID智能温控仪，控制精度0.5%，实际温度误差IV。按上述方案，该调试器试验台为电-液式调速器试验台，相应的调速器试验装置中的调速器执行器为电-液调速器执行器，该调试器试验台还包括电-液调速器控制器，所述I/o模块的输出端通过线束与电-液调速器控制器的输入端连接，电-液调速器控制器的输出端与调速器试验装置中的电-液调速器执行器的输入端连接。本专利技术采用硬件在环仿真技术，柴油机模型集成到RTPC仿真器中，针对三种不同类别的调速器试验台，工作原理分别如下:(I)针对机械式调速器试验台，柴油机模型在RTPC仿真器中经过仿真计算后将其实时转速信号自RTPC仿真器的输出端传送至I/O模块，I/O模块把柴油机模型的实时转速信号转换成0-5V正弦波电压信号方式接入调速器试验装置中的变频器，变频器带动驱动电机以计算的转速驱动机械式调速器执行器；机械调速器执行器通过变频电机驱动其旋转轴，使得机械调速器执行器内部飞重(质量块)产生的离心力和弹簧的预紧力平衡达到调节转速的效果；位置编码器采集机械式调速器执行器输出轴旋转齿条位置信号，并以CAN总线方式将齿条位置信号发送给RTPC仿真器(柴油机模型)的输入端，形成闭环仿真系统，从而对调速器执行器进行动态性能测试；(2)针对液压式调速器试验台，与机械式调速器执行器相比，增加了一套压力、温度可调节的液压油供油单元，以满足液压式调速器中液压放大元件(液压伺服器)的正常工作；液压式调速器试验台通过液压油供油单元给液压调速器执行器内部供油并保持设定的油温、油压；液压调速器执行器通过外部驱动电机驱动其旋转轴，模拟柴油机扭矩驱动调速器或者为电-液式调速器执行器提供内部液压油压；位置编码器采集液压式调速器执行器输出轴位置信号反馈给柴油机模型；(3)针对电-液式调速器试验台，柴油机模型在RTPC仿真器中经过仿真计算后将其实时转速信号自RTPC仿真器的输出端传送至I/O模块，I/O模块把柴油机模型的实时转速信号转换成0-5V正弦波电压信号输入电-液调速器控制器，电-液调速器控制器经过计算反馈0-200mA直流电流信号给电-液调速器执行器；同时，通过变频器设定柴油机工作转速范围内的某一转速，以保证驱动电机以设定的转速驱动电-液式调速器执行器内部的齿轮泵工作，使其产生正常工作需要的液压油压；同上述机械式调速器试验台或液压式调速器试验台，位置编码器采集电-液调速器执行器输出轴旋转齿条位置信号，并以CAN总线方式将齿条位置信号发送给RTPC仿真器(柴油机模型)的输入端，形成闭环仿真系统，从而测试电-液式调速器执行器的性能，并进行控制策略研究及控制器的开发。本专利技术创造与现有技术相比，主要有如下优点:1、本调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺玉海，杨建国，余永华，汤经纬，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：