[发明专利]一种电驱动减摇鳍电伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及减摇鳍智能控制领域，具体地说，涉及一种减摇鳍电伺服控制过程和减摇鳍运行参数的检测方法。

背景技术

现有的减摇鳍伺服系统一直是电液伺服系统，但其具有成本高、体积大、密封器件易老化、漏油、维护不方便等缺点；90年代以后，随着电气控制技术和微控制技术的迅猛发展，交流伺服广泛的应用于国防、工业等各个领域，一定范围内取代了液压伺服系统。现在已经成为伺服系统的主流趋势。交流伺服系统具有结构简单、控制方便、价格低且可靠性高等特点，该项技术的研究开发将促进减摇鳍在一些中小型船舶中的应用。

如专利号为CN.201834187.U的专利，通过横摇运动传感器将船舶横摇运动信号传送给运动控制器，再根据航速与浪级调节模块，输出减摇鳍的转鳍控制信号，控制各单鳍上的驱动控制器，驱动各单鳍运动。但其控制方法还局限于开环控制，没有达到高度自动化控制，调节精度有限，在数据检测及显示方面还不够完善。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能、简便、测试精度高的减摇鳍电伺服控制方法，以克服现有技术上的缺陷，使得减摇鳍减摇过程实现高度的自动化，提高减摇鳍运动速度控制的精确度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电驱动减摇鳍电伺服控制系统，包括工控机、PMAC运动控制卡、数据采集卡、横摇运动传感器、交流伺服驱动器、交流伺服电动机、增量式编码器、减速器及传动机构、角位移传感器和减摇鳍；

所述数据采集卡插在工控机的PC I插槽上，横摇运动传感器安装在船舶尾部并与数据采集卡相连，组成船舶横摇角速度检测模块；所述PMAC运动控制卡与工控机相连，增量式编码器与PMAC相连，交流伺服电动机与增量式编码器相连，交流伺服驱动器与交流伺服电动机相连，交流伺服驱动同时与PMAC运动控制卡相连；所述的交流伺服电动机与减速器及传动机构相连，减速器及传动机构与减摇鳍相连，角位移传感器与减摇鳍相连，角位移传感器同时与数据采集卡相连；

当船舶在海浪作用下发生横摇时，横摇运动传感器检测到船舶横摇角速度，数据采集卡采集到船舶横摇角速度，发送给工控机，工控机在线实时显示船舶横摇角速度的变化曲线，工控机计算减摇鳍需要转动的角位移信号φ，对该角位移信号进行数字化处理得到脉冲信号，然后发送给PMAC运动控制卡；PMAC运动控制卡将该信号转化为脉冲电流信号，发送给交流伺服驱动器，驱动交流伺服电动机按指定的转速运转；增量式编码器检测出交流伺服电动机的转速信号，反馈给PMAC运动控制卡， PMAC运动控制卡比较脉冲电流信号与增量式编码器检测出的交流伺服电动机的转速信号，得出信号误差，用以继续调整交流伺服电动机的转速，形成交流伺服电动机转速控制环；交流伺服电动机在减速器的作用下调整到驱动减摇鳍需要的转速，再由传动机构带动减摇鳍转动，角位移传感器检测减摇鳍的角位移信号θ，传送给数据采集卡，之后发送给工控机，工控机计算出给定角位移信号φ与检测到的角位移信号θ的差，得出减摇鳍角位移误差信号，传送给PMAC运动控制卡，继续控制减摇鳍的角位移调节，直至减摇鳍角位移误差≤0.05rad。

还包括限位开关，安装在船体鳍轴上的限位开关与数据采集卡相连，减摇鳍运动到饱和鳍角值位置时，触发限位开关使交流伺服电动机制动。

交流伺服驱动器和交流伺服电动机之间组成电流反馈的电流环，以提高系统响应精度和响应速度；

在PMAC运动控制卡控制交流伺服电动机产生转角时，与减摇鳍相连的角位移传感器同时产生鳍角实时反馈信号，传回上位机并产生转角差，实现位置随动。

本发明与现有技术相比，其显著优点：①本发明采用工控机与数据采集卡结合的数据采集方式，简单易行，可实现减摇鳍船舶横摇角、交流伺服电动机转速、减摇鳍角位移信号的实时监测，方便对数据的处理；②交流伺服驱动器和电动机之间组成电流环，可以提高系统响应精度和响应速度；③交流伺服电动机和PMAC运动控制卡之间组成速度环，以增强系统抗负载扰动能力，抑制速度波动；④安装于减摇鳍的角位移传感器同时会产生鳍角实时反馈信号，传回上位机并产生转角差，可以实现减摇鳍的位置随动，操作更加灵活。

附图说明

图1是本发明的控制系统原理示意框图。

图2是本发明的驱动执行机构的连接示意图；其中：1鳍箱，2交流伺服驱动器，3PMAC运动控制卡，4交流伺服电动机，5减速器及传动机构，6减摇鳍。

具体实施方式