船舶液压舵机系统硬件在环仿真研究

摘要

为验证新型船用舵机操纵设备样机操舵性能，传统方式是将舵机操纵设备与实际液压舵机构成闭环检验，此方法需要在实验室搭建液压舵机系统，成本高，实验准备周期长。通过硬件在环仿真，将船用舵机系统通过传递函数构建出仿真模型，接收实际舵机操纵设备的控制信号，输出仿真反馈信号构成闭环控制。相比传统方法，硬件在环仿真方式既满足了验证舵机操纵设备操舵性能的需要，又节约了成本，节省了实验室的设备空间，并且可以根据需要通过改变传递函数参数改变模拟液压舵机特性，提高实验效率。
　　本文的主要内容如下:
　　第1章，介绍了课题相关原理背景和国内外关于船舶液压舵机的研究现状;阐述了船舶液压舵机硬件在环仿真的研究目的，提出了课题的研究意义和研究内容。
　　第2章，对本课题研究对象，阀控和泵控型液压舵机进行了分析，建立了微分方程和传递函数模型。
　　第3章，对船舶液压舵机硬件在环仿真系统进行了总体设计、硬件设计以及软件设计，满足舵机操纵设备所有接口需求以及舵角闭环控制实验的各类功能需求。
　　第4章，对阀控和泵控型液压舵机中硬件在环关键环节进行了研究，包括阀控和泵控型液压舵机系统中输入控制信号的采集，泵控型液压舵机系统中反馈传感器的模拟。
　　第5章，在硬件在环仿真关键环节研究的基础上，将本课题设计的船舶液压舵机硬件在环仿真作为控制对象，对舵机操纵设备进行了实验测试，实验结果表明采用硬件在环仿真方式可以在一定程度上取代实际液压舵机系统辅助测试。
　　第6章，对课题研究内容和成果进行了总结，并对未来的工作方向和提升空间进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 液压舵机

1．1．2 阀控型与泵控型液压舵机

1．1．3 转舵机构

1．1．4 硬件在环仿真

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究目的

1．4 课题研究意义

1．5 课题主要研究内容

1．6 本章小结

第2章 液压舵机系统建模

2．1 液压舵机系统建模概述

2．2 阀控型液压舵机建模

2．2．1 电液伺服阀建模

2．2．2 伺服阀控液压缸建模

2．2．3 转舵机构建模

2．2．4 阀控型液压舵机回路的传递函数及简化分析

2．3 泵控型液压舵机建模

2．3．1 斜盘式轴向柱塞泵建模

2．3．2 变量泵控舵机液压缸建模

2．3．3 泵控型液压舵机回路的传递函数及简化分析

2．4 本章小结

第3章 液压舵机系统硬件在环仿真设备设计

3．1 液压舵机系统硬件在环仿真设备工作原理

3．2 液压舵机系统硬件在环仿真设备总体设计

3．3 液压舵机系统硬件在环仿真设备硬件设计

3．3．1 舵机模拟台设计

3．3．2 负载箱设计

3．3．3 电动舵机设计

3．4 液压舵机系统硬件在环仿真设备软件设计

3．4．1 软件环境

3．4．2 下位机程序设计

3．4．3 上位机人机交互界面

3．5 本章小结

第4章 系统硬件在环仿真关键环节研究

4．1 问题描述

4．2 电液伺服阀与电液比例阀输入信号研究

4．2．1 PWM信号

4．2．2 电液伺服阀PWM信号研究

4．2．3 电液比例阀PWM信号研究

4．3 电液比例阀阀芯与变量泵斜盘倾角反馈研究

4．3．1 LVDT与RVDT

4．3．2 LVDT研究

4．3．3 RVDT研究

4．4 本章小结

第5章 系统硬件在环仿真实验

5．1 阀控型液压舵机硬件在环仿真实验

5．1．1 电液伺服阀硬件在环仿真实验

5．1．2 阀控舵机舵角硬件在环仿真实验

5．2 泵控型液压舵机硬件在环仿真实验

5．2．1 电液比例阀硬件在环仿真实验

5．2．2 变量泵斜盘硬件在环仿真实验

5．2．3 泵控舵机舵角硬件在环仿真实验

5．3 实验结论

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果