专利名称：一种自动舵数字化电气控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属船舶舵机控制技术领域，特别是涉及一种自动舵数字化电气控制系统。
背景技术：
舵机是船舶操纵控制的核心设备，对于运输船舶自动舵机的转舵机构一般由液压 系统组成，操舵的控制任务由电气控制线路来完成，操舵控制系统的性能直接影响着船舶 航行的操纵性、经济性和安全性。根据自动控制理论和技术的发展不同阶段，自动舵经历了 三个演化过程(l)经典控制的自动舵，这一阶段的自动舵采用了工业生产中最重要最典 型而且最常用的一种是比例-微分-积分(PID)控制技术，通过模拟电子电路来完成PID功 能。由于PID控制技术要以确定性数学模型为基础，而船舶运动特性随着航速、载重、水深 等因素的变化而变化，扰动特性随着风、流、浪等海况变化而不同，因此船舶航向控制的数 学模型与扰动模型具有明显的不确定性。因而在自动舵的操作面板设置了积分时间、微分 时间以及增益调节等旋钮，供操舵人员根据船舶航行的状态和操舵的经验进行现场调节， 以求能达到较满意的效果。(2)自适应自动舵，针对PID自动舵存在的问题，人们提出了用 自适应理论运用于自动舵控制系统，这就是当船舶在变海况、变速、变载航行时，船舶运动 及加在其上扰动的数学模型参数均发生了变化，系统通过在线辨识来实时调整数学模型参 数，给出自适应算法对舵角作相应地改变。从而使控制系统在较好的性能指标下(动舵次 数最少，偏航幅最小)尽可能接近并保持最优状态。(3)智能控制自动舵，随着人工智能控 制技术的不断发展与应用，智能控制技术也逐渐被运用于自动舵的控制，形成了智能控制 自动舵。 但不论什么类型的自动舵，船舶航向、舵角的设定与测量均采用自整角机变压器， 由自整角机变压器产生交流模拟信号，经相敏器、放大器、PID运算器处理后，产生一个触发 脉冲信号控制可控硅SCR的导通，使继电器吸合而其触头控制电磁阀动作，最终使液压系 统推动舵叶的转动。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种将绝对式光电旋转编码器作为舵角 的整定、舵角反馈的传感器，从根本上实现了舵机控制系统信号的数字化的自动舵数字化 电气控制系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种自动舵数字化电气控
制系统，包括可编程控制器，与所述的可编程控制器相连的自整角机变压器用绝对式光电
旋转编码器代替，所述的自动舵数字化控制系统以绝对式光电旋转编码器和可编程控制器
为核心，电罗经的航向反馈信号由电罗经的航向输出接口输入可编程控制器，其他输入可
编程控制器的信号均采用开关量，舵角的整定、舵角反馈采用绝对式光电旋转编码器。 光电编码器将转子位置变化以8位格雷码的形式输出，可编程控制器把光电编码
3器送来的格雷码转换成二进制数，再进行比较运算；采用两输入、三个输出的二维模糊控制 器来实现PID参数模糊整定。 有益效果 本实用新型具有精度高、惯量小、稳定性好、输出信号数字化的优点，可编程控制 器能直接获取数字信号，无须A/D转换模块，减少了 A/D转换模块的投入，同时縮短了 PLC 的扫描周期，提高了自动舵的控制性能。比使用自整角机变压器的自动舵电气控制系统优 越得多。
图1为绝对式光电编码器为传感器的自动舵数字化电气控制系统图。 图2为自整角变压器为传感器的自动舵电气控制系统图。
具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本
实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。 如图1所示，图中绝对式编码器1和绝对式编码器2就是充当原自整角机变压器 位角色，完成舵角的整定与反馈信号的测量。 自动舵数字化控制系统以绝对式光电旋转编码器和可编程控制器SIEMENS的 S7-200PLC CPU224XP及扩展模块EM223、EM232为核心，除电罗经的的航向反馈信号(模拟 量还是数字量由电罗经的航向输出接口决定)夕卜，其余输入信号均采用开关量。舵角的整 定、舵角反馈均采用八位的欧母龙E6CP-AG5C型绝对式光电旋转编码器，光电编码器将转 子位置变化以8位格雷码的形式输出，PLC把光电编码器送来的格雷码转换成二进制数，再 进行比较等运算。采用两输入、三个输出的二维模糊控制器来实现PID参数模糊整定，完成 了智能的PID控制。实现了自动舵的控制功能。
权利要求一种自动舵数字化电气控制系统，包括可编程控制器，其特征在于与所述的可编程控制器相连的自整角机变压器用绝对式光电旋转编码器代替，所述的自动舵数字化控制系统以绝对式光电旋转编码器和可编程控制器为核心，电罗经的航向反馈信号由电罗经的航向输出接口输入可编程控制器，其他输入可编程控制器的信号均采用开关量，舵角的整定、舵角反馈采用绝对式光电旋转编码器。
2. 根据权利要求1所述的一种自动舵数字化电气控制系统，其特征在于光电编码器 将转子位置变化以8位格雷码的形式输出，可编程控制器把光电编码器送来的格雷码转换 成二进制数，再进行比较运算；采用两输入、三个输出的二维模糊控制器来实现PID参数模 糊整定。
专利摘要本实用新型涉及一种自动舵数字化电气控制系统，包括可编程控制器，与所述的可编程控制器相连的自整角机变压器用绝对式光电旋转编码器代替，所述的自动舵数字化控制系统以绝对式光电旋转编码器和可编程控制器为核心，电罗经的航向反馈信号由电罗经的航向输出接口输入可编程控制器，其他输入可编程控制器的信号均采用开关量，舵角的整定、舵角反馈采用绝对式光电旋转编码器。本实用新型具有精度高、惯量小、稳定性好、输出信号数字化的优点，可编程控制器能直接获取数字信号，无须A/D转换模块，减少了A/D转换模块的投入，同时缩短了PLC的扫描周期，提高了自动舵的控制性能。
文档编号G05B19/18GK201464892SQ20092007234
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者季本山, 顾益民, 龚少军 申请人:南通航运职业技术学院