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《自動(dòng)舵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、自動(dòng)舵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)船舶借助螺旋槳的推力和舵力來(lái)改變或保持航速和航向，實(shí)現(xiàn)從某港出發(fā)按計(jì)劃的航線到達(dá)預(yù)定的目的港。由此可見(jiàn)，操舵系統(tǒng)是一個(gè)重要控制系統(tǒng)，其性能直接影響著船舶航行的操縱性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。自動(dòng)操舵儀是總結(jié)了人的操舵規(guī)律而設(shè)計(jì)的裝置，是用來(lái)控制船舶航向的設(shè)備，能使船舶在預(yù)定的航向上運(yùn)行，它能克服使船舶偏離預(yù)定航向的各種干擾影響，使船舶自動(dòng)地穩(wěn)定在預(yù)定的航向上運(yùn)行,是操縱船舶的關(guān)鍵設(shè)備。系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象是船，被調(diào)節(jié)量是航向。自動(dòng)舵是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，它包括：航向給定環(huán)節(jié)；航向檢測(cè)環(huán)節(jié)；給定航向與實(shí)際航向比較環(huán)節(jié)；航向
2、偏差與舵角反饋比較環(huán)節(jié)；控制器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；舵；調(diào)節(jié)對(duì)象—船；舵角反饋機(jī)構(gòu)等。自1922年自動(dòng)舵問(wèn)世到今天,代替人力操舵的自動(dòng)舵的發(fā)展確實(shí)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在相當(dāng)程度上減少了人力,節(jié)約了燃料,降低了機(jī)械磨損,但是距離真正意義上的操舵自動(dòng)化還有相。當(dāng)大的距離。一國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自70年代起,國(guó)內(nèi)一些科研院所、高校開展自動(dòng)舵的理論與開發(fā)工作,并取得了不少成果,一些航海儀表廠家也獨(dú)立或與研究所、高校合作開展了自動(dòng)舵的試制和生產(chǎn),其產(chǎn)品以模擬PID舵為主。目前雖然國(guó)產(chǎn)自適應(yīng)舵已經(jīng)投入實(shí)船使用,但效果并不明顯。智能控制舵還處于理論研
3、究階段,還沒(méi)有產(chǎn)品化。航跡舵基本上也處于研究階段,還沒(méi)有過(guò)硬的產(chǎn)品。目前國(guó)外市場(chǎng)上有多種成熟的航向舵、航跡舵產(chǎn)品,其控制方法大多為比較成熟的自適應(yīng)控制,例如日本Tokimec公司的PR-8000系列自適應(yīng)自動(dòng)舵、德國(guó)Anschuz公司的NAUTOCONTROL綜合系統(tǒng)中的自動(dòng)舵、美國(guó)Sperry公司VISIONTECHNOLOGY系統(tǒng)中的自適應(yīng)自動(dòng)舵等。近幾年發(fā)展起來(lái)的智能控制及其它近代控制在自動(dòng)舵上應(yīng)用尚處于方案可行性論證及實(shí)驗(yàn)仿真階段,還有待于進(jìn)一步工程實(shí)現(xiàn)研究。我國(guó)對(duì)自適應(yīng)舵的研究起步較晚，自80年代以來(lái)，有關(guān)單
4、位開展了對(duì)自適應(yīng)舵的研究工作，發(fā)表了一些設(shè)計(jì)方案，仿真研究結(jié)果和產(chǎn)品。??1980年，南開大學(xué)袁著祉、盧桂章老師采用Norrbin性能指標(biāo)，利用最小方差自校正控制器自適應(yīng)律設(shè)計(jì)了船舶航向保持的自適應(yīng)舵，發(fā)表了仿真結(jié)果。??1984年，中船總公司系統(tǒng)工程部林鈞清利用最小方差自校正調(diào)節(jié)器，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)自動(dòng)舵的軟件，并進(jìn)行了仿真研究。??1986年，大連海事大學(xué)陸樣潤(rùn)、黃義新老師等人，采用了對(duì)偏航速率進(jìn)行加權(quán)的最小方差自校正控制方案，進(jìn)行了自適應(yīng)舵的研制，他們先在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)仿真器上進(jìn)行了聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)，隨后又在該校的萬(wàn)噸實(shí)習(xí)船“
5、育紅”輪上進(jìn)行了實(shí)船海上實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該自適應(yīng)舵比PID舵具有更好的控制效果。??近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的學(xué)者對(duì)自適應(yīng)控制的研究也相當(dāng)活躍，他們?cè)谙嚓P(guān)的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了許多研制成果。自適應(yīng)模糊控制、專家控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制也取得很大進(jìn)展。國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)均表明今后的自適應(yīng)技術(shù)將朝著智能化的方向發(fā)展。二系統(tǒng)功能 自動(dòng)舵控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)綜合數(shù)據(jù)船橋系統(tǒng)功能。此系統(tǒng)是一種航行、控制、通訊和監(jiān)控綜合系統(tǒng),用先進(jìn)的船舶運(yùn)動(dòng)理論、WINDOWS軟件和多種傳感器硬件,整個(gè)系統(tǒng)由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(以太網(wǎng))局域網(wǎng)LAN把各子系統(tǒng)連在一起,
6、將航行和控制系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)結(jié)合,包括海洋環(huán)境預(yù)報(bào)、衛(wèi)星通訊、自動(dòng)航行和航跡保持等功能。整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),擴(kuò)展靈活,可以根據(jù)用戶要求,選配航向或航跡控制模塊,還可選配氣象站、氣象航行計(jì)劃和航行優(yōu)化等模塊。以滿足用戶的不同需求。系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu),硬件和軟件均可升級(jí)。系統(tǒng)全部菜單化人界面,采用游戲桿或跟蹤球等進(jìn)行操作。采用雙羅經(jīng)、雙計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配置以提高可靠性和安全性自動(dòng)舵有智能、自適應(yīng)和PID等多種控制模式,有自動(dòng)、手動(dòng)、非跟蹤和遙控舵等多種工作模式。航跡舵包括航行計(jì)劃、定位和航向保持等功能模塊,有狹窄水域和
7、寬闊水域兩種航行模式。航行計(jì)劃模塊通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向點(diǎn)編輯航線,有恒向線航行、大圓航行和混合大圓航行3種方式;定位模塊用GPS實(shí)時(shí)確定船舶實(shí)際位置;航向保持模塊自動(dòng)決定最優(yōu)船首向在轉(zhuǎn)向點(diǎn)處自動(dòng)改變航向,保持船舶航行。與“航向舵”相比,航跡舵可以實(shí)現(xiàn)更精確,更經(jīng)濟(jì)的航跡控制。航跡舵有直接和間接兩種控制模式。間接控制的航跡舵根據(jù)航跡偏差信號(hào)、速度信號(hào)和實(shí)際航向信號(hào)計(jì)算出最佳航向,作為航向舵的設(shè)置航向,通過(guò)操舵使船舶沿預(yù)定航線航行;直接控制的航跡舵根據(jù)船舶本身的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算并控制所需的舵運(yùn)動(dòng),使船舶自動(dòng)沿著輸入的航跡航行。雷達(dá)舵
8、把雷達(dá)的顯示功能和航跡舵的控制功能集中在一個(gè)控制臺(tái)上進(jìn)行航行計(jì)劃、航跡控制和避碰操作,雷達(dá)管理系統(tǒng)采用高分辨率大屏幕彩色顯示器,觸摸式屏幕或跟蹤球操作。速度舵通過(guò)與主機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的接口控制船舶的速度,保證在輸入的計(jì)劃到達(dá)時(shí)間內(nèi)到達(dá),同時(shí)優(yōu)化燃料消耗。配備電子海圖顯示和信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ECDIS)。ECDIS最重要的特點(diǎn)是面向?qū)ο蟮慕Y(jié)
