一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法与流程

文档序号:40199512发布日期:2024-12-03 11:55阅读:193来源:国知局
技术简介:
本发明针对水下航行器分离式艉舵控制中比例伺服阀直接调控导致的操舵冲击和噪音问题,提出将阶跃指令舵角信号转换为线性斜坡信号,并分段控制伺服阀开度的解决方案。通过启动段缓速开启、中间段恒定控制、结束段渐进关闭的三阶段策略,有效降低舵角调节过程中的振动噪声,提升控制精度。
关键词:舵角控制,伺服阀优化

本发明涉及水下航行器,尤其涉及一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法。


背景技术:

1、为避免单一舵失效导致水下航行器航行任务中断的问题,一般采用左右分离式艉舵方式。与此同时,艉舵操舵装置数量增加带来的操舵振动噪声也随着增大,特别是操舵的启动段和结束段振动噪声更为明显。

2、目前,操舵装置大多为比例伺服阀操舵装置,现有比例伺服阀控制时为根据需求直接进行调控,该种方式比例伺服阀的开口打开或关闭的速率瞬间突变,容易产生操舵冲击和截止噪声。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提供一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,解决了现有技术中比例伺服阀的开口调节方式单一导致噪音较大的技术问题,提高了对比例伺服阀的控制精确性,降低了操舵的噪音。

2、本发明提供一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,包括如下步骤:

3、水下航行器的航行控制计算机输出指令舵角信号;

4、水下航行器的舵角反馈机构实时测量操舵液压缸的运动行程,以获得实际舵角信号;

5、水下航行器的伺服阀控制模块接收所述指令舵角信号和实际舵角信号,进而计算指令舵角信号对应的指令舵角和实际舵角信号对应的实际舵角的偏差,当偏差大于设定值时,伺服阀控制模块输出控制信号;

6、比例伺服阀接收所述控制信号并调节阀开度,以调控操舵液压缸的运动行程,从而将分离式艉舵调节至对应所述指令舵角信号的目标舵角。

7、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,伺服阀控制模块输出控制信号时,包括如下步骤:

8、当航行控制计算机产生由到的阶跃性跃迁的指令舵角信号后,伺服阀控制模块将阶跃性跃迁的指令舵角信号转换为随时间线性变化的斜坡指令舵角信号;

9、

10、其中,表示指令舵角,表示操舵开始时刻,代表操舵完成时刻,表示操舵时间,表示操舵时间和指令舵角的关系系数,表示时的舵角,表示时的指令舵角;

11、伺服阀控制模块根据斜坡指令舵角信号,进而划分比例伺服阀的阀开度的启动段、中间段和结束段,以调控操舵液压缸的运动行程,从而将分离式艉舵调节至对应所述指令舵角信号的目标舵角。

12、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,取值范围为1°/s~7°/s。

13、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,比例伺服阀的阀开度为0%~100%;

14、在启动段时,比例伺服阀的阀开度控制曲线为,

15、其中,表示比例伺服阀的阀开度,表示操舵时间,表示启动段的时间间隔,,表示启动段的结束时刻;

16、比例伺服阀在启动段的控制电压为,

17、其中,表示比例伺服阀在启动段的控制电压,表示常数;

18、在中间段时,比例伺服阀的阀开度保持不变,比例伺服阀的控制电压为,

19、其中,表示比例伺服阀在中间段的控制电压,表示中间段对应时刻的实际舵角;

20、在结束段时,比例伺服阀的阀开度控制曲线为,

21、其中,表示结束段的时间间隔,,表示操舵完成时刻,表示结束段的开始时刻,

22、比例伺服阀在结束段的控制电压为,

23、其中,表示比例伺服阀在结束段的控制电压。

24、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,在中间段时,比例伺服阀的阀开度保持不变,比例伺服阀的控制电压保持不变,。

25、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,还包括:

26、伺服阀控制模块判断时刻的斜坡指令舵角与目标舵角的差值小于或等于0.5°且时刻的实际舵角与目标舵角的差值小于或等于0.5°时,伺服阀控制模块控制比例伺服阀的阀开度进入结束段。

27、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,常数取值为比例伺服阀的最大控制电压的80%或最大控制电压的50%。

28、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,启动段的时间间隔取值为10ms~100ms。

29、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,结束段的时间间隔取值为10ms~80ms。

30、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法的进一步改进在于,所述偏差为0.2°。

31、本发明水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法通过将阶跃性跃迁的指令舵角信号转换为随时间线性变化的斜坡指令舵角信号,进而划分比例伺服阀的阀开度的控制方法,从而在操舵改变舵角时,使得操舵液压缸平稳进行调节,减小操舵时的噪音。

32、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,伺服阀控制模块输出控制信号时,包括如下步骤:

3.根据权利要求2所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,取值范围为1°/s~7°/s。

4.根据权利要求3所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,比例伺服阀的阀开度为0%~100%;

5.根据权利要求4所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,在中间段时,比例伺服阀的阀开度保持不变,比例伺服阀的控制电压保持不变,。

6.根据权利要求4所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,还包括:

7.根据权利要求4所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,常数取值为比例伺服阀的最大控制电压的80%或最大控制电压的50%。

8.根据权利要求4所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,启动段的时间间隔取值为10ms~100ms。

9.根据权利要求4所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,结束段的时间间隔取值为10ms~80ms。

10.根据权利要求1所述的水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,其特征在于,所述偏差为0.2°。


技术总结
本发明涉及水下航行器技术领域,尤其涉及一种水下航行器分离式艉舵的舵角控制方法,包括如下步骤:水下航行器的航行控制计算机输出指令舵角信号;水下航行器的舵角反馈机构实时测量操舵液压缸的运动行程,以获得实际舵角信号;水下航行器的伺服阀控制模块接收指令舵角信号和实际舵角信号,进而计算指令舵角信号对应的指令舵角和实际舵角信号对应的实际舵角的偏差,当偏差大于设定值时,伺服阀控制模块输出控制信号;比例伺服阀接收控制信号并调节阀开度,以调控操舵液压缸的运动行程,从而将分离式艉舵调节至对应指令舵角信号的目标舵角。本发明提高了对比例伺服阀的控制精确性,降低了操舵的噪音。

技术研发人员:李兵军,刘红光,赵光,苏畅,欧阳盼,赵小军,谌兴良,孙寒冰,彭昊,金永安
受保护的技术使用者:中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/2
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