10第十章-船舶舵机的电力拖动

比例舵的不足：偏航初期偏舵角较小，不能很快阻止船舶继续偏航； 回航过程中船舶具有惯性，偏舵角不能及时减小，容易反向偏航。
比例 - 微分舵：
偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例- 微分关系： β= -（K1φ+K2dφ/dt）—— K2为微分系数。
偏航初期，偏航角的变化率较大，比例 - 微分舵能够及时地给
[第一节要点]：舵机的分类、特点；基本要求。
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§10—2.操舵方式及其基本工 作原理
操舵方式： 三种：1.单动；2.随动；3. 自动。
单动操舵工作原理： 单动（香蕉柄）操舵就是应急操舵。
方法：手扳舵转，复零舵停；左舵左 扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。
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随动操舵工作原理：
组成：比例 - 微分 - 积分舵是在比例 - 微分舵的基础上增加积分 环节。积分环节的作用是克服不对称偏航。—— K3是积分系数。
不对称偏航的产生：所谓不对称偏航，就是某舷（侧）的偏航角 持续的时间比另一舷（侧）的偏航角持续的时间长。—— 装载不对称， 斜向风的持续影响，斜向海潮的持续影响。—— 对于具有双螺旋桨推 进的船舶，螺旋桨推进的不平衡也会产生不对称偏航。
线路分析：最简单的电动 操舵线路的工作过程见下图 。
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[第二节202要1/4/点4 ]：操舵方式（种类、原理）；自动操舵仪的组成原理。8
§10—3.自动舵的基本类 基本类型： 型及其调节规律
说明：
自动舵的基本类型 —— 是指按操舵的
规律分类的（也就是舵的偏转规律）类型，
而不是舵机装置的类型。
对舵机装置的要求：
基本要求 三可靠：1.供电；2.电动机运行；3. 控制系统——要可靠 。
供电： 采用双路供电 ，两路分离较远的馈电线，一路经应急配电板。 电动机：
机械特性软（抗冲击），转矩大（35°-30 °，28秒），能 承受1分钟的堵转。 控制系统：
至少两个操作站（由转换开关切换，防止同时操作），有三 种操舵方式（手动、随动、自动）。
衡状态时，放大器输入=0，电动
机停转，舵叶处于右舵与舵轮转 动相对应的角度上。
方法：左偏航操右舵，舵轮操右几 度，舵叶右偏几度（右偏也相似）。
回舵过程相似，只是放大器输入变 反，电动机反转，舵叶回偏。
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自动操舵工作原理：
自动操舵，实际上是自动 航向保持仪。
组成原理：利用电罗经检 测船舶实际航向α ，然后与 给定航向K°进行比较，其 差值作为操舵装置的输入信 号，使操舵装置动作，改变 偏舵角β。在舵角的作用下， 船舶逐渐回到正航向上。船 舶回到正航向后，舵叶不再 偏转。
基本类型 ：三种：⑴.比例舵；⑵.比例 - 微分舵；⑶. 比例 - 微分 - 积分舵。不同基本类型的 自动舵，对舵叶的调节规律是不同的。
自动20舵21/4方/4 框图：
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调节规律：
比例舵： 偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例关系：
β= - K1φ—— K1为比例系数，负号表示与偏航方向相反。 特点：机构简单，航行保持精度较差，船舶营运经济性较差（会 出现S形航迹）。
微分系数不能太大，否则容易造成不稳定。
比例 - 微分 - 积分舵：能够产生“自动压舵”调节，克服不对称偏航。
[第三节要点]：自动舵的基本类型；各种调节规律的性能、特点。
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§10—4.自动舵系统基本工作原理
PID自动舵系统工作原理：
PID自动舵概述：
具有比例、微 分和积分调节作用 的自动舵称为PID 自动舵。这种PID 舵实际上是航向保 持仪，不能实现航 迹的自动跟踪。而 且，在不同的海况 下，比例、微分、 积分等参数需要人 为地进行调节，才 能达到比较满意的 调节20效21/果4/4 。
第十章 船舶舵机的电 力拖动与控制
§10—1.舵机的电力拖动与控制的基本要求 §10—2.操舵方式及其基本工作原理 §10—3.自动舵的基本类型及其调节规律 §10—4.自动舵系统基本工作原理
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学习第十章应该注意的点
第十章学习应注意的几个问题：
1.对船舶舵机有什么基本要求？ 2.有几种操舵方式？ 3.各种操舵方式有什么特点？ 4.自动舵是怎样工作的？ 5.自动舵有几种调节规律？各种调节规律分 别起什么作用？
系统组成：一般采用G—M系统。
作用：蜗杆蜗轮传动—— 大变比减速，能够锁定舵柱和舵叶。 缓冲弹簧——减轻船舶在航行中波浪对舵叶的冲击力，防止
传动装置受到损伤。
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电动 - 液压舵机：
系统组成：恒速电动机拖动双向变量油 泵，提供双向的高压油驱动液压油缸。
工作过程：当一油缸注入高压油而另一 油缸排出低压油时，推动撞杆（活塞） 移动，从而带动舵柄，舵柱和舵叶偏转。
相对比较难的点：
1.各种操舵方式的工作原理；2.自动舵各种调 节规律的特点。
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§10—1.舵机的电力拖动与控 制的基本要求
舵机装置的分类：分为两类：⑴.电动 - 机械；⑵.电动 - 液压。
电动 - 机械舵机：
工作过程：电动机通过连轴节带动 蜗杆蜗轮转动，并通过主动齿轮带 动扇形齿轮，再经过缓冲弹簧转动 舵柄（在扇形齿轮下面，通过弹簧 推动），从而使舵柱和舵叶偏转。
积分环节工作原理：积分环节可以对偏航持续时间进行累积，当
某舷（侧）偏航持续的时间比另一舷（侧）持续时间长时，则环节输 出的信号（偏舵角）将继续保持，这个信号将通过执行机构使舵叶维 持在一定的偏转角度上，从而使船舶具有克服单向偏航的能力。
操舵规律特点比较：
比例舵：可以克服偏航，但容易形成S形航迹，航程较长。 比例 - 微分舵：可以减小最大偏航角，克服回航时的反向偏航。
出大的偏舵较，有效地阻止船舶的偏航（最大偏航角较小）；回航
过程中，偏航角的变化率变为负值，能够适时地给出反舵角，阻止
船舶反向偏航。—— 能有效阻止反向偏航。
主要特点：具有“超前校正”的控制作用，减小船舶航向的振荡，
减轻舵机负担，增加航速，提高系统灵敏度和船舶的营运效益。
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wk.baidu.com 比例 - 微分 - 积分舵：
随动操舵，又叫“舵轮操舵”。 随动—— 舵叶随着舵轮转动 。
原理：是负反馈调节系统。以舵 角和舵轮的偏差控制电动机。
操舵过程：舵轮向右转过一个角 度α，电位器R1的滑动点移动， 电桥失去平衡，放大器输入信号
>0，发电机输出电压使电动机顺
时针方向转动，使舵叶向右偏转。
同时舵角反馈同步传递机构带动
反馈电位器R2的滑动点不断向a’ 点移动。当电桥重新处于新的平