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电动液压舵在操舵十分频繁、转舵力矩非常巨大的情况下,具有较高的可靠性。由于可以采用较高的油压,电动液压舵机具有尺寸小、噪音低、反应灵敏、准确性高等优点,已被广泛使用在各类船舶上。
目前,国内电动液压舵的产品已经非常成熟,而它的自动控制系统则有待不断地深入研究和改进。对自动舵来说,其安全性、经济性是重要的,而设计一种高可靠性、高航向精度的控制系统则更为重要。
现行电动液压舵的自动控制系统基本上都是采用比例.积分.微分(PID)控制。常规的PID自动舵虽然也能满足船舶操纵的基本要求,但它的PID控制参数不能随船况、海况的变化而自动整定,导致PID自动舵在实际使用中性能欠佳。基于这些缺点以及PLC控制技术飞速发展的背景,本文提出了“PLC+触摸屏”这样一种既经济又可靠的能在线整定PID参数的自动控制方案,并详细分析了这种系统的控制要求。根据要求,对系统的软、硬件结构进行系统而全面的分析与设计。
首先,论文给出了选题的背景及意义,讨论了自动舵及PID舵目前的发展状况,以及需要解决的问题,并给出了本论文需要完成的主要工作。接着分析了电动液压舵的控制流程、工艺要求和当前的各种控制方案,通过分析给出了PID控制的总体设计方案。
其次,论文对控制系统特征进行分析,结合PID的控制技术,设计出系统的硬件原理图,并对其中的控制电路进行了较为详细的介绍,并对设计的优越性作了简要阐述。
最后,论文对程序和人机交互界面进行了全面的探讨,对实际航向、PID参数、天气因素、航向允差等控制参数进行有效控制,在触摸屏上可以看到实际航向、整定舵角、反馈舵角等各变量的实际变化。通过模拟调试和实船试验,表明控制系统能正确地显示在界面上。