一种新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统的制作方法

本实用新型属于船舶全回转桨控制领域，具体涉及一种新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统。

背景技术：

全回转桨电控系统主要由驾控面板、中心控制箱、机旁控制箱、转舵电机启动器、变频电机、变频器、转舵电机制动电阻器箱组成。驾控面板上的操纵手柄发出指令，通过中控箱内的PLC，控制转舵电机启动和运作，带动全回转桨进行转舵。其中,变频器接受中控箱传来的转舵信号，转化为相应的电流和电压来控制变频电机，由变频电机通过转舵齿轮副带动全回转桨本体内的回转支撑，驱动全回转桨转舵。与此同时，舵角表反馈角度信号到中控箱，中控箱采集到信号以后与手柄控制角度指令比较，两者接近时，从中控箱传出制动信号给变频器，变频器开始刹车，施加反向力矩，多余能量由制动电阻以热量形式散发出去，由此实现全回转桨的转舵功能。

传统结构的问题在于：1）转舵精度不高：变频器控制变频电机，变频电机本身并没有相应的定位反馈信号，而是由外部的舵角表反馈相应的角度，市面上的舵角表质量参差不齐，反馈的角度的精确度不尽如意，没办法做到独立的闭环控制。2）无法实现在不同阶段采用不同转舵速度的控制：变频电机控制的转舵结构往往只能设定一段速度或者多段速度，而根据平滑控制要求，转舵角度越大转速应该越高，刚开始转舵和即将转舵结束的时候速度应该尽可能的慢，满足S型加减速控制，变频器控制变频电机的跳跃性速度很明显无法满足这个要求。3）容易过冲和振荡：中控箱控制变频器减速停机往往是在对比了舵角表的反馈信号和手柄输入信号以后，这中间就存在一定的时间差，当两者角度大小一致的时候才控制停机，这时候变频器并不能马上停下，会有一定的刹车距离，假如刹车距离过大，还会导致来回震荡，影响转舵控制，控制的角度也不够准确。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统，采用伺服驱动器和伺服电机来驱动转舵机构,并改进了控制系统和控制方式,从而提高了转舵角度控制精度、实现变速度转舵以及震动小而且不会过冲。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

一种船舶全回转桨伺服转舵控制系统，根据本发明的实施例，包括：驾控面板、中心控制箱、伺服驱动机构、伺服电机、电机转舵电机制动电阻器、舵角反馈器、齿轮传动机构和全回转浆，其中：

所述驾控面板上具有操作手柄，用于输入转舵信息，并且，所述驾控面板与中心控制箱连接；

所述中心控制箱包括PLC，并与所述伺服驱动机构和伺服电机连接，用于将所述转舵信息转换成转舵驱动信号，驱动伺服电机运转；

所述中心控制箱与舵角反馈器相连，用于将转舵的角度反馈到所述PLC，并根据实际转舵的角度和操作手柄输入的角度差，改变用于控制所述伺服驱动机构的输出脉冲的频率和个数；

所述伺服电机与所述齿轮传动机构和所述全回转浆顺序连接，驱动全回转浆转舵。

发明人发现，根据本实用新型实施例的该伺服转舵控制系统，经部件的更换以及结构优化，通过采用伺服控制转舵的布置，不仅提高了转舵角度的精确度并且从根源上杜绝了角度震荡和速度跳跃的弊端，而且噪声低、体积小、装配方便，实现变速度转舵以及震动小而且不会过冲。

根据本实用新型的实施例，所述驾控制面板采用船用屏蔽电缆与中心控制箱连接。

根据本实用新型的实施例，全回转桨的各个参数信息实时在驾驶室中显示。

根据本实用新型的实施例，所述伺服电机自带16位编码器，分辨率为32727，所述伺服驱动器内根据齿轮结构设置相应的电子齿轮比，将每一度细化，同时伺服驱动器接收编码器传回的角度信号，实现完整的闭环控制。

根据本实用新型的实施例，所述伺服电机加减速均采用S形加减速，加减速时间可调。

本实用新型至少具有以下有益效果：

1）控制精度高：伺服电机自带16位编码器，分辨率达到32727，伺服驱动器接收编码器传回的角度信号，完成一个完整的闭环控制，转舵角度控制精度得到了极大的提高。

2）可以实现变速度转舵：中控箱可以根据实际角度和手柄输入角度的差距大小实时改变输出脉冲的频率和个数，正是由于这个预判式控制，我们可以将整个全回转桨的转舵角度精度控制到0.01度。

3）震动小而且不会过冲：中控箱根据手柄输入信号，经过处理以后输出相应的脉冲频率和个数，由于频率个数是提前确定下来，也就是转舵角度被提前确定，所以不会出现过冲的现象。另外，伺服电机加减速均采用S形加减速，加减速时间可调，角度容差可调，可以顺利的实现速度曲线的平滑变化，不会再出现角度震荡这种情况，从根源上杜绝了这个弊端。

附图说明

图1为本实用新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统的主结构示意图。

图2为本实用新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统的连接结构示意图。

其中，伺服电机1、舵角反馈器2、齿轮传动机构3、全回转浆4。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

本实用新型提供了一种船舶全回转桨伺服转舵控制系统，根据本发明的实施例，图1为本实用新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统的主结构示意图，图2为本实用新型的船舶全回转桨伺服转舵控制系统的连接结构示意图。如图1-2所示，包括：驾控面板、中心控制箱、伺服驱动机构、伺服电机、电机转舵电机制动电阻器、舵角反馈器、齿轮传动机构和全回转浆，其中：所述驾控面板上具有操作手柄，用于输入转舵信息，并且，所述驾控面板与中心控制箱连接；所述中心控制箱包括PLC，并与所述伺服驱动机构和伺服电机连接，用于将所述转舵信息转换成转舵驱动信号，驱动伺服电机运转；所述中心控制箱与舵角反馈器相连，用于将转舵的角度反馈到所述PLC，并根据实际转舵的角度和操作手柄输入的角度差，改变用于控制所述伺服驱动机构的输出脉冲的频率和个数；所述伺服电机与所述齿轮传动机构和所述全回转浆顺序连接，驱动全回转浆转舵。

发明人发现，根据本实用新型实施例的该伺服转舵控制系统，经部件的更换以及结构优化，通过采用伺服控制转舵的布置，不仅提高了转舵角度的精确度并且从根源上杜绝了角度震荡和速度跳跃的弊端，而且噪声低、体积小、装配方便，实现变速度转舵以及震动小而且不会过冲。

其中，中心控制箱可以根据实际转舵的角度和操作手柄输入角度的差距大小实时改变输出脉冲的频率和个数，正是由于这个预判式控制，可以将整个全回转桨的转舵角度精度控制到0.01度。此外，中心控制箱根据操作手柄输入信号，经过处理以后输出相应的脉冲频率和个数，由于频率个数是提前确定下来，也就是转舵角度被提前确定，所以不会出现过冲的现象。

根据本实用新型的实施例，所述驾控制面板采用船用屏蔽电缆与中心控制箱连接，由此，连接可靠，抗干扰能力强。驾驶室的控制指令可以可靠进入中控箱进行操舵控制；全回转桨的各个参数信息也可以实时在驾驶室中显示。

根据本实用新型的实施例，所述伺服电机自带16位编码器，分辨率为32727，所述伺服驱动器内根据齿轮结构设置相应的电子齿轮比，可以将每一度细化为几十份，同时伺服驱动器接收编码器传回的角度信号，实现完整的闭环控制，转舵角度控制精度得到了极大的提高。

根据本实用新型的实施例，所述伺服电机加减速均采用S形加减速，加减速时间可调。由此，可以顺利的实现速度曲线的平滑变化，不会再出现角度震荡这种情况，从根源上杜绝了这个弊端。具体而言，控制PLC根据舵角传感器反馈回来的角度信号，同时与伺服电机编码器校验，将实际舵角与手柄输入舵角进行比较，差距越大则伺服电机转舵越快，接近目标舵角时，伺服电机开始S形减速，施加反向力矩来抵消巨大的惯性，这个过程中多余的能量则通过制动电阻以热量方式散发出去。

综上，本实用新型对伺服转舵控制系统的部件更换以及结构优化，通过采用伺服控制转舵的布置，不仅提高了转舵角度的精确度并且从根源上杜绝了角度震荡和速度跳跃的弊端，而且噪声低、体积小、装配方便，实现变速度转舵以及震动小而且不会过冲。在实际操作中，已经多次应用及验证并取得良好的效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。