用AMESIM平台的信号控制库对栗阀联控变频液压舵机系统进行建模与仿真，系 统仿真参数见表1，舵机转角的输出曲线如图4所示，图中列出了阀控10%流量、栗控90% 流量和栗阀联控状态下，变频液压舵机系统舵机转角的输出曲线，通过比较发现，舵机系统 的动态响应有了显著的提升。
[0058] 表1栗阀联控变频液压舵机系统仿真参数
[0059]
[0060] 在本实用新型的栗阀联控变频液压舵机系统中，随着阀控系统流量增加，舵机的 响应速度会相应提高。如图5,阀控系统供给流量分别是60 %、40%、20%的舵机转角的输 出曲线，但舵机系统的整体效率会下降。在船舶频繁操舵的场合，应考虑阀控系统流量占比 大一些，否则在满足操舵的基本要求下，还应保证系统的高效率。
[0061] 本栗阀联控变频液压舵机系统在栗阀同时参与控制时仍是定值稳定调节系统，因 为双重回路的存在，增加了系统的开环零点，而零点的位置可通过改变伺服阀的参数进行 调整。还可在系统中安装储能器，相当于增加一个积分环节，即可防海浪冲击舵叶形成的压 力波动，也能提高系统的稳定性。合理整定PID控制器的参数值，可以改善舵机系统的动态 品质，如增大K值，能提高系统的响应速度。通过调整阀控系统供油压力，使其为高压侧压 力的2倍，也能实现响应快的效果，但要注意对系统稳定性的不利影响。
[0062] 上述一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置的控制方法，包括如下步骤：
[0063] (1)当接受到舵机指令信号时，在控制器的作用下，变频电机以及各电磁阀同时动 作，向舵机液压缸的一侧输入液体流量，舵叶往需要的方向运动；
[0064] (2)通过舵角反馈装置实时监测舵叶角度值，并传输至初始输入舵角端于初始舵 机指令进行比较；
[0065] (2)当舵叶的转角与驾驶台的指令角度差值小于设定偏差值时，电磁阀停止工作， 变频液压栗继续向舵机液压缸输入液体流量，直至舵叶的转角达到指令信号的要求时，变 频液压栗停止工作；
[0066] (3)当舵叶的转角与驾驶台的指令角度差值达到或大于设定偏差值时，电磁阀和 变频液压栗同时动作，向舵机液压缸的一侧输入液体流量，以减小偏差值。
[0067] 上述针对本装置的控制方法，使得本装置具有两种工作模式：正常模式和节能模 式。
[0068] 正常模式：舵角偏差高于设定角度时，变频栗控和阀控同时工作；舵角偏差不高 于设定角度时，仅变频栗控工作。适用于船舶机动航行。节能模式：仅变频栗控工作，适用 于正常航行。
[0069] 在正常模式下变频栗和伺服阀同时参与控制时，伺服阀输出的流量是对动态响应 较慢的变频栗液压系统的有效补偿，系统的快速性好、效率较高，此种模式适合于船舶机动 操纵时以满足频繁操纵舵机的需求；在节能模式下变频栗单独参与控制时，系统效率最高， 但动态响应较快，此种模式适合于船舶海上定速航行时操舵需求少的工况，此时可将溢流 阀卸荷，使阀控系统处于不作功状态。此外船用舵机，通常设置两套相互独立的供给系统， 在任一栗阀联控变频液压供油系统发生故障时，另一系统会自动立即投入运行，以确保舵 机在航行中始终处于正常工作状态。
[0070] 正常模式下，栗阀联控变频液压舵机系统中的阀控系统还起到补油冷却的作用， 阀控回油路上单向阀可以使回油管路保持一定的低压，以确保变频液压栗获得良好的吸入 性能。节能模式下，在栗阀联控变频液压舵机系统中阀控辅助栗同轴再安装一台低压栗，或 在变频液压栗吸入性能好和系统散热要求不高的情况下采用高置油柜，通过液控止回阀向 系统补油。
[0071 ] 栗阀联控变频液压舵机系统的开发较好地解决了节能和快响应之间的矛盾，这对 于提高和改善当前船舶舵机工作性能具有重要的理论研究和实际应用价值，也能够进一步 推动现代船舶高效经济安全航行。
[0072] 且本实用新型还具有如下有益效果：
[0073] (1)变频舵机仅在操舵时工作，效率提高，能耗大幅度降低（至少减低50% );
[0074] (2)采用变频电机，噪声小，磨损降低，寿命延长一倍；
[0075] (3)采用变频栗控和阀控结合，操舵响应提高，操舵速度至少提高30% ;
[0076] (4)通过参数匹配可广泛应用于各类航区船舶；
[0077] (7)该技术填补了国内变频舵机技术的空白；
[0078] 该技术实现方便，能耗低，使用寿命长，具有较强的实用性，具有广阔的市场前景。
[0079] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于：包括栗控液压回路和阀 控液压回路，所述栗控液压回路是由变频液压栗（15)、单向阀（5)和双向溢流阀（8)构成 的液压回路，所述变频液压栗（15)连接有变频电机（2);所述阀控液压回路是由电液换向 阀（7)、低压溢流阀（12)、负荷阀（6)、溢流阀（14)和辅助油栗（3)构成的液压回路，所述辅 助油栗（3)还连接有辅助电机（3)和油箱（11);所述栗控液压回路和阀控液压回路并联连 接，所述栗控液压回路和阀控液压回路并联连接后通过手动隔离阀（10)连接有拨叉式转 舵机构组（9)，所述拨叉式转舵机构组（9)连接有舵叶，所述舵叶通过舵角反馈装置与初始 输入舵角端连接。2. 根据权利要求1所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于： 还包括控制器，所述控制器分别与所述变频电机（2)以及各电磁阀相互通讯连接。3. 根据权利要求1或2所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在 于：所述变频电机（2)连接有变频器，所述变频器采用矢量变频方式实现对变频电机（2)的 调速。4. 根据权利要求1所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于： 所述油箱（11)内还设有浮球液位计（1)和温度控制器（16)。5. 根据权利要求1所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于： 所述栗控液压回路还连接有高置油柜（17)，高置油柜（17)内还设有浮球液位计（1)。6. 根据权利要求1所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于： 所述拨叉式转舵机构组（9)上还设有压力表（13)。7. 根据权利要求1所述的一种基于变频技术的栗阀联控液压舵机装置，其特征在于： 还包括储能器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于变频技术的泵阀联控液压舵机装置，包括泵控液压回路和阀控液压回路，泵控液压回路是由变频液压泵、单向阀和双向溢流阀构成的液压回路，变频液压泵连接有变频电机；阀控液压回路是由电液换向阀、低压溢流阀、负荷阀、溢流阀和辅助油泵构成的液压回路，辅助油泵还连接有辅助电机和油箱；泵控液压回路和阀控液压回路并联连接，泵控液压回路和阀控液压回路并联连接后通过手动隔离阀连接有拨叉式转舵机构组。其控制方法是通过监测舵叶的角度值选择使用变频电机单独工作或与电磁阀共同工作。本实用新型通过将阀控和泵控技术相结合，操舵速度快，且实现方便，能耗低，使用寿命长，具有较强的实用性，具有广阔的市场前景。
【IPC分类】F15B11/00, B63H25/12
【公开号】CN204846342
【申请号】CN201520619120
【发明人】安亮, 蔡冬林, 王琪, 吴 灿
【申请人】南通航运职业技术学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月17日