用AMESIM平臺的信號控制庫對栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，系 統(tǒng)仿真參數(shù)見表1，舵機轉(zhuǎn)角的輸出曲線如圖4所示，圖中列出了閥控10%流量、栗控90% 流量和栗閥聯(lián)控狀態(tài)下，變頻液壓舵機系統(tǒng)舵機轉(zhuǎn)角的輸出曲線，通過比較發(fā)現(xiàn)，舵機系統(tǒng) 的動態(tài)響應(yīng)有了顯著的提升。
[0058] 表1栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)仿真參數(shù)
[0059]
[0060] 在本實用新型的栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)中，隨著閥控系統(tǒng)流量增加，舵機的 響應(yīng)速度會相應(yīng)提高。如圖5,閥控系統(tǒng)供給流量分別是60 %、40%、20%的舵機轉(zhuǎn)角的輸 出曲線，但舵機系統(tǒng)的整體效率會下降。在船舶頻繁操舵的場合，應(yīng)考慮閥控系統(tǒng)流量占比 大一些，否則在滿足操舵的基本要求下，還應(yīng)保證系統(tǒng)的高效率。
[0061] 本栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)在栗閥同時參與控制時仍是定值穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因 為雙重回路的存在，增加了系統(tǒng)的開環(huán)零點，而零點的位置可通過改變伺服閥的參數(shù)進(jìn)行 調(diào)整。還可在系統(tǒng)中安裝儲能器，相當(dāng)于增加一個積分環(huán)節(jié)，即可防海浪沖擊舵葉形成的壓 力波動，也能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。合理整定PID控制器的參數(shù)值，可以改善舵機系統(tǒng)的動態(tài) 品質(zhì)，如增大K值，能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。通過調(diào)整閥控系統(tǒng)供油壓力，使其為高壓側(cè)壓 力的2倍，也能實現(xiàn)響應(yīng)快的效果，但要注意對系統(tǒng)穩(wěn)定性的不利影響。
[0062] 上述一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置的控制方法，包括如下步驟：
[0063] (1)當(dāng)接受到舵機指令信號時，在控制器的作用下，變頻電機以及各電磁閥同時動 作，向舵機液壓缸的一側(cè)輸入液體流量，舵葉往需要的方向運動；
[0064] (2)通過舵角反饋裝置實時監(jiān)測舵葉角度值，并傳輸至初始輸入舵角端于初始舵 機指令進(jìn)行比較；
[0065] (2)當(dāng)舵葉的轉(zhuǎn)角與駕駛臺的指令角度差值小于設(shè)定偏差值時，電磁閥停止工作， 變頻液壓栗繼續(xù)向舵機液壓缸輸入液體流量，直至舵葉的轉(zhuǎn)角達(dá)到指令信號的要求時，變 頻液壓栗停止工作；
[0066] (3)當(dāng)舵葉的轉(zhuǎn)角與駕駛臺的指令角度差值達(dá)到或大于設(shè)定偏差值時，電磁閥和 變頻液壓栗同時動作，向舵機液壓缸的一側(cè)輸入液體流量，以減小偏差值。
[0067] 上述針對本裝置的控制方法，使得本裝置具有兩種工作模式：正常模式和節(jié)能模 式。
[0068] 正常模式：舵角偏差高于設(shè)定角度時，變頻栗控和閥控同時工作；舵角偏差不高 于設(shè)定角度時，僅變頻栗控工作。適用于船舶機動航行。節(jié)能模式：僅變頻栗控工作，適用 于正常航行。
[0069] 在正常模式下變頻栗和伺服閥同時參與控制時，伺服閥輸出的流量是對動態(tài)響應(yīng) 較慢的變頻栗液壓系統(tǒng)的有效補償，系統(tǒng)的快速性好、效率較高，此種模式適合于船舶機動 操縱時以滿足頻繁操縱舵機的需求；在節(jié)能模式下變頻栗單獨參與控制時，系統(tǒng)效率最高， 但動態(tài)響應(yīng)較快，此種模式適合于船舶海上定速航行時操舵需求少的工況，此時可將溢流 閥卸荷，使閥控系統(tǒng)處于不作功狀態(tài)。此外船用舵機，通常設(shè)置兩套相互獨立的供給系統(tǒng)， 在任一栗閥聯(lián)控變頻液壓供油系統(tǒng)發(fā)生故障時，另一系統(tǒng)會自動立即投入運行，以確保舵 機在航行中始終處于正常工作狀態(tài)。
[0070] 正常模式下，栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)中的閥控系統(tǒng)還起到補油冷卻的作用， 閥控回油路上單向閥可以使回油管路保持一定的低壓，以確保變頻液壓栗獲得良好的吸入 性能。節(jié)能模式下，在栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)中閥控輔助栗同軸再安裝一臺低壓栗，或 在變頻液壓栗吸入性能好和系統(tǒng)散熱要求不高的情況下采用高置油柜，通過液控止回閥向 系統(tǒng)補油。
[0071 ] 栗閥聯(lián)控變頻液壓舵機系統(tǒng)的開發(fā)較好地解決了節(jié)能和快響應(yīng)之間的矛盾，這對 于提高和改善當(dāng)前船舶舵機工作性能具有重要的理論研究和實際應(yīng)用價值，也能夠進(jìn)一步 推動現(xiàn)代船舶高效經(jīng)濟(jì)安全航行。
[0072] 且本實用新型還具有如下有益效果：
[0073] (1)變頻舵機僅在操舵時工作，效率提高，能耗大幅度降低（至少減低50% );
[0074] (2)采用變頻電機，噪聲小，磨損降低，壽命延長一倍；
[0075] (3)采用變頻栗控和閥控結(jié)合，操舵響應(yīng)提高，操舵速度至少提高30% ;
[0076] (4)通過參數(shù)匹配可廣泛應(yīng)用于各類航區(qū)船舶；
[0077] (7)該技術(shù)填補了國內(nèi)變頻舵機技術(shù)的空白；
[0078] 該技術(shù)實現(xiàn)方便，能耗低，使用壽命長，具有較強的實用性，具有廣闊的市場前景。
[0079] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟 悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi) 容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi) 容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍 屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于：包括栗控液壓回路和閥 控液壓回路，所述栗控液壓回路是由變頻液壓栗（15)、單向閥（5)和雙向溢流閥（8)構(gòu)成 的液壓回路，所述變頻液壓栗（15)連接有變頻電機（2);所述閥控液壓回路是由電液換向 閥（7)、低壓溢流閥（12)、負(fù)荷閥（6)、溢流閥（14)和輔助油栗（3)構(gòu)成的液壓回路，所述輔 助油栗（3)還連接有輔助電機（3)和油箱（11);所述栗控液壓回路和閥控液壓回路并聯(lián)連 接，所述栗控液壓回路和閥控液壓回路并聯(lián)連接后通過手動隔離閥（10)連接有撥叉式轉(zhuǎn) 舵機構(gòu)組（9)，所述撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組（9)連接有舵葉，所述舵葉通過舵角反饋裝置與初始 輸入舵角端連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于： 還包括控制器，所述控制器分別與所述變頻電機（2)以及各電磁閥相互通訊連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在 于：所述變頻電機（2)連接有變頻器，所述變頻器采用矢量變頻方式實現(xiàn)對變頻電機（2)的 調(diào)速。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于： 所述油箱（11)內(nèi)還設(shè)有浮球液位計（1)和溫度控制器（16)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于： 所述栗控液壓回路還連接有高置油柜（17)，高置油柜（17)內(nèi)還設(shè)有浮球液位計（1)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于： 所述撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組（9)上還設(shè)有壓力表（13)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變頻技術(shù)的栗閥聯(lián)控液壓舵機裝置，其特征在于： 還包括儲能器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于變頻技術(shù)的泵閥聯(lián)控液壓舵機裝置，包括泵控液壓回路和閥控液壓回路，泵控液壓回路是由變頻液壓泵、單向閥和雙向溢流閥構(gòu)成的液壓回路，變頻液壓泵連接有變頻電機；閥控液壓回路是由電液換向閥、低壓溢流閥、負(fù)荷閥、溢流閥和輔助油泵構(gòu)成的液壓回路，輔助油泵還連接有輔助電機和油箱；泵控液壓回路和閥控液壓回路并聯(lián)連接，泵控液壓回路和閥控液壓回路并聯(lián)連接后通過手動隔離閥連接有撥叉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)組。其控制方法是通過監(jiān)測舵葉的角度值選擇使用變頻電機單獨工作或與電磁閥共同工作。本實用新型通過將閥控和泵控技術(shù)相結(jié)合，操舵速度快，且實現(xiàn)方便，能耗低，使用壽命長，具有較強的實用性，具有廣闊的市場前景。
【IPC分類】F15B11/00, B63H25/12
【公開號】CN204846342
【申請?zhí)枴緾N201520619120
【發(fā)明人】安亮, 蔡冬林, 王琪, 吳 燦
【申請人】南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月17日