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技术资料

关于模拟操控在设施旋桨中的研讨

1潜器-主机-螺旋桨配合分析及图谱设计螺旋桨
  本论文要求潜器螺旋桨设计如下:已知潜器主要数据为:伴流分数w=0.15,推力减额分数t=0.15,主推桨有效马力EP=15kW=20.115hp,潜器航速V6Kn,螺旋桨转速N=350rpms=0.98为轴系传送效率,传送效率sDBP(主机功率)要求设计最佳螺旋桨。
  先选用一张MAU4-70pB图谱,然后根据选定的转速N,假设一组直径D(0.8~1.2),根据公式计算出一组值,由等值线与最佳效率曲线的交点得到P/D、0、pB。还要根据公式进行计算。根据数据,取以直径D为横坐标,以sP、TEP、P/D、0分别为纵坐标,用描点作图。由给定的有效功率(转化马力)作EP水平线与TEP曲线相交,交点所对应的横坐标即为所选螺旋桨的直径,过该交点画一条垂直线,与其它曲线(sP、P/D、0)的交点,即为设计桨的各参数。
  最后螺旋桨直径D=1.01m,主机马力:sP=38Hp=28.34kW螺旋桨效率:0=0.531,螺距比:P/D=0.715.
  2电液伺服阀控速度控制系统传递函数
  根据上面设计的螺旋桨及液压知识等得开环传递函数为:用系统开环频率特性分析系统的稳定性和参数变化对系统的影响。从系统的开环频率特性伯德图可以看出,当相频特性达到线-180°时,幅频特性还在零分贝线以上即幅值稳定裕量为负21KgdB;所以,由对数判据可知系统存在稳定性问题。
  3潜器螺旋桨阀控马达液压1速度系统PID控制和模糊自整定PID控制
  4常规PID控制
  临界灵敏度法。临界比例增益psK、和临界振荡周期sT,利用一些经验公式,求取调节器最佳数值。
  '0.6,0.5,0.125ppsisdsKKTTTT当系统出现等幅振荡时,0.08823psK=,0.04sTs
  5潜器螺旋桨的常规PID与模糊自整定PID控制系统的Matlab对比仿真及分析
  5.1系统仿真模型的建立。
  5.2仿真结果及分析1)变参数时仿真与分析当液压固有频率100nrad/s变换成80hrad/s,用MATLAB仿真模糊PID控制系统所示。
  2)突加载时仿真及分析在有螺旋桨负载情况下,当系统运行第3秒钟时突加50Nm的阶跃干扰力矩。
  使用模糊PID控制的系统比常规PID系统少降了约3rad/s,期望转速是37rad/s,29.75/26.75radsrad/s3rad/s8.137rad/s,提高了约8.1%,下面是分析提高的原因:为防止系统超调取pK较小,所以pK取NB,为加快消除稳态误差iK取较大,所以iK取PB,dK为抑制误差变化率增大,取较大dK,为抑制速度下降过快,dK取较大值,所以dK取PB。因为此时的eec都大,所以E.EC都是PB(正大)。通过规则:IFEisPBANDECisPBTHENpKisNBiKisPBdKisPB,于是相应的pK往下迅速下降,pK、dK迅速上升,达到调整PID三个参数,使控制量U的增加速度加快,快于常规PID的控制量U,所以控制效果比常规PID控制好。模糊自整定PID控制在转速降到26.75rad/s时就将速度上升,趋向给定期望值。常规PID控制转速降到29.75rad/s时才将将速度上升,趋向给定值,模糊自整定PID控制在转速上比常规PID控制少下降约3rad/s.同时仿真了第3秒时突加40Nm,30Nm,20N,都相应提高了大约5.4%,3.5%,2%。
  6结论
  本文针对潜器螺旋桨工况和模糊自整定PID控制的特点,将此算法用于潜器螺旋桨的阀控马达液压速度控制。
  本文采用阶跃信号作用于系统。总的分为两类情况进行仿真分析:第一类是两种控制系统空载时,在变液压固有频率参数时的情况下即(ωh=100变换成ωh=8010),模糊自整定PID控制的动态响应好于PID控制。第二类是在突加干扰情况下,模糊自整定PID控制效果比常规PID好。

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