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技術(shù)資料

關(guān)于模擬操控在設(shè)施旋槳中的研討

1潛器-主機-螺旋槳配合分析及圖譜設(shè)計螺旋槳
  本論文要求潛器螺旋槳設(shè)計如下:已知潛器主要數(shù)據(jù)為:伴流分數(shù)w=0.15,推力減額分數(shù)t=0.15,主推槳有效馬力EP=15kW=20.115hp,潛器航速V6Kn,螺旋槳轉(zhuǎn)速N=350rpms=0.98為軸系傳送效率,傳送效率sDBP(主機功率)要求設(shè)計最佳螺旋槳。
  先選用一張MAU4-70pB圖譜,然后根據(jù)選定的轉(zhuǎn)速N,假設(shè)一組直徑D(0.8~1.2),根據(jù)公式計算出一組值,由等值線與最佳效率曲線的交點得到P/D、0、pB。還要根據(jù)公式進行計算。根據(jù)數(shù)據(jù),取以直徑D為橫坐標(biāo),以sP、TEP、P/D、0分別為縱坐標(biāo),用描點作圖。由給定的有效功率(轉(zhuǎn)化馬力)作EP水平線與TEP曲線相交,交點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)即為所選螺旋槳的直徑,過該交點畫一條垂直線,與其它曲線(sP、P/D、0)的交點,即為設(shè)計槳的各參數(shù)。
  最后螺旋槳直徑D=1.01m,主機馬力:sP=38Hp=28.34kW螺旋槳效率:0=0.531,螺距比:P/D=0.715.
  2電液伺服閥控速度控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)
  根據(jù)上面設(shè)計的螺旋槳及液壓知識等得開環(huán)傳遞函數(shù)為:用系統(tǒng)開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響。從系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性伯德圖可以看出,當(dāng)相頻特性達到線-180°時,幅頻特性還在零分貝線以上即幅值穩(wěn)定裕量為負21KgdB;所以,由對數(shù)判據(jù)可知系統(tǒng)存在穩(wěn)定性問題。
  3潛器螺旋槳閥控馬達液壓1速度系統(tǒng)PID控制和模糊自整定PID控制
  4常規(guī)PID控制
  臨界靈敏度法。臨界比例增益psK、和臨界振蕩周期sT,利用一些經(jīng)驗公式,求取調(diào)節(jié)器最佳數(shù)值。
  '0.6,0.5,0.125ppsisdsKKTTTT當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩時,0.08823psK=,0.04sTs
  5潛器螺旋槳的常規(guī)PID與模糊自整定PID控制系統(tǒng)的Matlab對比仿真及分析
  5.1系統(tǒng)仿真模型的建立。
  5.2仿真結(jié)果及分析1)變參數(shù)時仿真與分析當(dāng)液壓固有頻率100nrad/s變換成80hrad/s,用MATLAB仿真模糊PID控制系統(tǒng)所示。
  2)突加載時仿真及分析在有螺旋槳負載情況下,當(dāng)系統(tǒng)運行第3秒鐘時突加50Nm的階躍干擾力矩。
  使用模糊PID控制的系統(tǒng)比常規(guī)PID系統(tǒng)少降了約3rad/s,期望轉(zhuǎn)速是37rad/s,29.75/26.75radsrad/s3rad/s8.137rad/s,提高了約8.1%,下面是分析提高的原因:為防止系統(tǒng)超調(diào)取pK較小,所以pK取NB,為加快消除穩(wěn)態(tài)誤差iK取較大,所以iK取PB,dK為抑制誤差變化率增大,取較大dK,為抑制速度下降過快,dK取較大值,所以dK取PB。因為此時的eec都大,所以E.EC都是PB(正大)。通過規(guī)則:IFEisPBANDECisPBTHENpKisNBiKisPBdKisPB,于是相應(yīng)的pK往下迅速下降,pK、dK迅速上升,達到調(diào)整PID三個參數(shù),使控制量U的增加速度加快,快于常規(guī)PID的控制量U,所以控制效果比常規(guī)PID控制好。模糊自整定PID控制在轉(zhuǎn)速降到26.75rad/s時就將速度上升,趨向給定期望值。常規(guī)PID控制轉(zhuǎn)速降到29.75rad/s時才將將速度上升,趨向給定值,模糊自整定PID控制在轉(zhuǎn)速上比常規(guī)PID控制少下降約3rad/s.同時仿真了第3秒時突加40Nm,30Nm,20N,都相應(yīng)提高了大約5.4%,3.5%,2%。
  6結(jié)論
  本文針對潛器螺旋槳工況和模糊自整定PID控制的特點,將此算法用于潛器螺旋槳的閥控馬達液壓速度控制。
  本文采用階躍信號作用于系統(tǒng)??偟姆譃閮深惽闆r進行仿真分析:第一類是兩種控制系統(tǒng)空載時,在變液壓固有頻率參數(shù)時的情況下即(ωh=100變換成ωh=8010),模糊自整定PID控制的動態(tài)響應(yīng)好于PID控制。第二類是在突加干擾情況下,模糊自整定PID控制效果比常規(guī)PID好。

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