[发明专利]角度信号控制的恒速转舵伺服装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及船用推进器，尤其涉及角度信号控制的恒速转舵伺服装置及其控制方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种角度信号控制的恒速转舵伺服装置及其控制方法，适于远距离信号传输。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

角度信号控制的恒速转舵伺服装置，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，其特征在于：所述减速齿轮上布置有旋转编码器，旋转编码器与舵角指示器和PLC控制单元通讯连接，PLC控制单元与操纵手柄上的电位器和比例阀控制连接，比例阀位于转舵液压马达的油路回路中。

进一步地，上述的角度信号控制的恒速转舵伺服装置，其中，所述旋转编码器为R36系列霍尔编码器。

更进一步地，上述的角度信号控制的恒速转舵伺服装置，其中，所述旋转编码器为R36A模拟量霍尔编码器。

本发明角度信号控制的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，由旋转编码器检测减速齿轮的转速作为舵桨舵角反馈信号，旋转编码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；

旋转编码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。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明采用旋转编码器更适于远距离传输，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。由于内部为数字内核，所以具有更强的抗干扰能力；如果采用数字传输方式，由于采用CRC等校验方式，因此有较模拟量信号更强的纠错能力和判断传输故障的能力。无磨损，长运行寿命，采用电流传输方式，实现长距离的信号传递。

附图说明

下面结合附图对本发明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；

图2：图1中A部的局部放大示意图。

具体实施方式