船舶自动舵知识

即使这种单侧偏航角度超过灵敏度,但不对称偏航所引 起的偏舵也是不对称的.因此时间长了，船舶也会出现 单侧偏航.实际航海中,通常人为压一个合适的舵角航行， 以纠正单侧偏航。
实现积分控制的方案:
1、电动机积分环节：
UC
U
UC UI
2、Байду номын сангаас积分环节：
偏航加热器
UI
积分输出
热敏电阻
UC 电源
3、在舵角反馈回路设置微分环节
§4-5 自动舵中常用典型电路
一、相敏整流电路
许多自动舵中在用于偏航信号检测和舵角反馈 信号转换时，都采用自整角机作为检测元件。而自 整角机输出信号为交流信号，其相位反映偏航方向， 幅值反映偏航角度。因此，必须将其转换为直流信 号，且其极性反映交流信号的相位，大小反映交流 信号的幅值。能完成此功能的整流电路称为相敏整 流电路。
Uout if * Rf
6、设舵机失电报警和舵机电动机过载报警，但不设 过载保护。
7、在船舶高速满载情况下，舵应能自一舷35°转至 另一舷35°。且所需时间不超过28秒。辅助舵机小 于60秒。
9、在驾驶台设有舵角指示器，其与操舵指令和实际 舵角的误差＜1°。
10、自动操舵仪应具有自动、随动和应急三种操舵 方式，且能方便转换和相互联锁。
舵机
船舶
-
-
舵角反馈
航向反馈
2、在舵角反馈回路设置比例、积分环节
φ* Δφ
β*
β
φ
航向控制器
舵机控制器
舵机
船舶
-
-
比例积分
航向反馈
3、“游隙”机构的作用
φ* Δφ
β*
β
φ
航向控制器
舵机控制器
舵机
船舶
-
-
舵角反馈
航向反馈
主驱轴
从动轴
* 0
t
1
2
t
kp
三、比例、微分、积分控制的自动操舵
控制方程式：
二、按比例、微分控制的自动操舵
(kp kd d )
dt
式中， d d * d
dt
dt
dt
则，
k
p
kd
d
dt
d
dt
* 0
t
kd
d
dt
t
kp
实现比例、微分控制的方案 1、航向控制器为运算放大器组成的比例、微分调节器 其方框图如下：
φ* Δφ
β*
β
φ
PD控制器
舵机控制器
Eref
7 Ein
R12
Rf Uout
R11
负半周
D3 r
－5 Eref
Ein 6＋ － －＋ Eref
＋7 D6
i1 if
R12 Rf
R11
i3 i2 r
方程组
• Eref+Ein=i1*r+if(R+Rf) • Eref-Ein=i2*r-i3*R • i3*R-if(R+Rf) =0 • if+i3+i2＝i1
1、环形相敏整流电路
5
+ Eref 6 + Eref
-
7
D3 D4 D6 D5
Ein
R12 Rf Uout
R11
相敏整流电路分析
D4 r
条件：参考（调制）电压远大于输入电压 5
正半周
Eref
D3 D4
＋5 Eref
6+ Eref
-7
Ein
＋－
D5
i1
if R11 Rf
R12
i3
r
i2
6 D6 D5
三点浮杆追随机构原理
作用：加快转舵速度
操纵杆
A
A1 A2
变量控制杆
C
C1
反馈杆
B2
B1 B
二、阀控型液压舵机
使用单向定量油泵，转舵靠驾驶台遥控换向 阀实现，油泵排油回泵的进口或回油箱。
特点：系统简单，造价低；冲击大，可靠性 差，油液发热量大，经济性差。
缺点：
1.液压伺服系 统故障率大
2.转换遥控系 统时间长
φ* Δφ
β*
β
φ
航向控制器
舵角控制器
舵机
船舶
-
-
舵角反馈
航向反馈
§ 4-4 自动舵的执行机构
• 舵机
舵机 [Steering Gear]
一、泵控型液压舵机
防浪阀(双联溢流阀)： 储能弹防簧冲太太击软硬，：：沟无不通法起高转作低舵用压油路
ACB：浮动杆追随机构[Float Hunting Gear]
11、舵杆直径>230mm的舵机，45s内提供替代动力； 1万Gt以上工作 30min, 其他工作10min。
§4-3自动操舵的工作原理
一、人工操舵的一般规律
360
270
90
180
二、自动操舵原理及方框图
常规自动操舵通常是指用电罗经或磁罗经检测航向 偏差，在通过航向控制器进行舵角操纵，达到航向 纠偏。其控制方框图如下：
接电反馈装置
夜控旁通阀： 旁通油、路隔锁断闭液压阀缸
驾 锁驶 闭台 油操 路 舵 锁电 闭信 备号 用油路
溢流节流安阀全：阀调：速伺服
活塞最大输出力
§4-4 自动操舵的控制规律 一、按比例控制的自动操舵
k p
式中 *
Kp随船型而不同，对万吨船来说，一般为2~3， 即偏航1°时，偏舵角为2~3°。比例系数过大， 将使船舶偏航振幅加大。因此比例操舵虽然简 单、可靠，但航向稳定精度较差。当受一舷持 续偏航力矩作用时，不能保证船舶的定向航行。
1、舵机装置供电要采用两舷供电方式。其中一路应经由应 急配电板供电。 2、电动舵机的电动机采取连续工作制，有足够的过载能力， 软机械特性，能堵转一分钟。 3、舵机应能在驾驶台和舵机房两个地方控制，由转换开关 转换。 4、应设有舵叶偏转限位开关，一般为±35°。 5、自动操舵时，设有偏航报警，一般为±8°~±10°。
k
p
kD
d
dt
kI
dt
其中比例和微分控制规律如前所述。这里的积分控制主要 功能是要消除单向航向静差。当这种单向航向偏差出现在 灵敏度以内时，将不会引起动舵。但这种灵敏度以内的小 角度偏航，随着航行时间的增长，将引起船舶较大的偏航。 积分环节的作用就是要将这种小角度偏航进行积累，当积 累的偏航角度超过灵敏度时，给出一个纠偏舵角，此舵角 即为积分舵角。
第四章 船舶航向自动控制系统
§4-1船舶舵机装置的组成及控制系统分类
一、舵机装置组成 1、操舵装置 2、舵机 3、舵叶 二、控制系统分类 1、直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。 2、随动控制系统。 3、自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。 4、航线自动控制系统，又称航向自适应控制系统
§4-2 船舶航行对舵机装置的要求
R
U
*
kU
R
+ R -+
U -
UC
M
U K
U
U
UC
(U
UC ) U
或
U
U
UC
U K
M
UC
四、自动操舵仪中的常用调节环节 1、比例舵角调节 2、反舵角调节（微分舵，制动舵，纠偏舵） 3、灵敏度调节。天气调节。调节规律为：风平浪静， 灵敏度高；大风大浪，灵敏度低。 4、航向调节。用于自动航行中改变航向。 5、罗经匹配旋钮。 6、自动、随动、应急操舵转换开关。 7、航向警报消音按钮。