舵机与舵回路

第 五 章 舵 机 与 舵 回 路 5-1 概 述控 制 系 统 信 号 处 理 部 分 （ 即 控 制 器 ） 输 出 的 操 舵信 号 经 放 大 处 理 后 控 制 执 行 部 件 运 动 ， 通 过 拉 杆 带 动舵 面 偏 转 ， 使 舵 面 的 偏 转 符 合 控 制 指 令 的 要 求 。伺 服 控 制 系 统 5-1 概 述 能 够 产 生 足 够 大 的 操 纵 力 ， 克 服 作 用 在 舵 上 的 流 体动 力 及 各 种 摩 擦 力 ； 能 使 舵 面 产 生 足 够 的 偏 转 角 和 偏 转 角 速 度 ； 具 有 较 好 的 快 速 性 ； 体 积 小 、 重 量 轻 ； 死 区 小 ， 保 证 航 行 品 质 ； 可 靠 性 好 、 工 艺 性 好 、 维 护 方 便 。对 舵 机 与 舵 回 路 的 要 求 舵 机 的 分 类1) 按 采 用 的 能 源 分 ： 气 动 舵 机 、 电 动 舵 机 和液 压 舵 机 ；2) 按 功 用 分 ： 横 舵 机 、 直 舵 机 和 差 动 舵 机 ；3) 按 操 舵 方 式 分 ： 比 例 式 舵 机 和 继 电 式 舵 机 。 5-2 气 动 舵 机 与 舵 机 回 路1滑 阀 ； 2活 塞 ； 3进 气 口 ； 4排 气 口 ； 5壳 体 如 果 操 舵 信 号 使 滑 阀 向 左 移 动 ， 气 槽 B就 与 进气 中 腔 A接 通 ， 工 作 气 体 经 气 槽 B通 到 活 塞 右 腔 ，推 动 活 塞 向 左 运 动 ； 同 时 活 塞 左 腔 的 空 气 经 气 槽 E与 排 气 管 C接 通 ， 排 出 舵 机 外 部 。 活 塞 向 左 运 动 直到 滑 阀 台 肩 重 新 将 气 槽 B堵 住 为 止 。 可 见 活 塞 的 运动 是 跟 随 滑 阀 的 运 动 的 。 也 就 是 说 活 塞 是 按 操 舵信 号 的 要 求 运 动 的 。 它 的 运 动 放 大 系 数 为 1。 -3 电 动 舵 机 与 舵 回 路 电 动 舵 机 将 成 为 鱼 雷 伺 服 机 构 的 重 要 发 展 方 向n 所 需 的 操 舵 功 率 减 小 ， 降 低 了 电 动 舵 机 重 量 。n 电 动 舵 机 在 加 工 精 度 ， 装 配 调 整 ， 材 料 选 用 上 没有 特 殊 的 困 难 ， 成 本 较 低 。n 电 动 舵 机 的 可 靠 性 和 可 维 护 性 好 ， 还 较 易 实 现 多通 道 的 控 制 。1. 所 需 的 能 源 比 气 动 或 液 压 舵 机 容 易 实 现 ， 线 路 的铺 设 和 改 装 也 很 方 便 。 舵 机 组 件 是 用 于 驱 动 鱼 雷 舵 面 旋 转 的 功 能 组 件 ， 工作 原 理 如 图 所 示 。 工 作 过 程 中 ， 由 操 舵 电 路 通 过 接线 架 上 的 舵 机 信 号 输 入 插 座 给 每 一 个 舵 机 提 供 正 或负 的 控 制 电 压 ， 驱 动 每 一 个 舵 机 上 的 操 舵 电 机 旋 转 ，再 由 操 舵 电 机 驱 动 蜗 轮 蜗 杆 减 速 机 构 、 最 后 由 蜗 轮轴 驱 动 鱼 雷 舵 面 旋 转 。 a) 加 法 放 大 电 路该 电 路 将 操 舵 信 号 与 位 置 反 馈 信 号 比 较 放 大 ， 形成 位 置 偏 差 信 号 后 ， 送 入 校 正 电 路 。b) 校 正 电 路该 电 路 的 作 用 是 对 控 制 回 路 进 行 PID校 正 补 偿 ，提 高 控 制 的 快 速 性 ， 减 少 静 差 ， 处 理 后 的 信 号 送 给 后级 比 较 。电 动 舵 机 回 路 c) 脉 宽 调 制 电 路该 电 路 的 核 心 是 一 片 双 PWM控 制 芯 片 ， 它 的 原 理是 接 收 校 正 电 路 与 一 定 频 率 幅 值 的 三 角 波 信 号 比 较后 的 信 号 ， 在 芯 片 内 产 生 一 个 模 拟 误 差 电 压 信 号 ，输 出 两 路 不 同 极 性 的 PWM信 号 ， 达 到 控 制 电 舵 机 打 出不 同 舵 角 的 目 的 。d) 光 电 耦 合 和 功 率 放 大 电 路光 电 耦 合 电 路 将 操 舵 控 制 信 号 与 雷 上 电 舵 机 的供 电 隔 离 ， 提 高 控 制 回 路 的 抗 干 扰 能 力 ； 前 级 放 大电 路 的 作 用 是 增 大 电 流 ， 以 带 动 后 级 舵 机 功 放 正 常工 作 。 舵 机 三 维 图 5-4 液 压 舵 机 与 舵 回 路 液 压 舵 机 是 以 高 压 油 为 能 源 的 执 行 机 构 。 它 和电 动 舵 机 、 气 动 舵 机 相 比 、 具 有 功 率 增 益 大 、 转 动惯 量 小 ， 输 出 力 矩 大 、 运 转 平 稳 、 快 速 性 好 、 结 构紧 凑 、 重 量 轻 、 体 积 小 、 灵 敏 度 高 、 控 制 功 率 小 和承 受 负 载 大 等 优 点 。 液 压 舵 机 的 基 本 原 理 组 成 包 括 电 液 伺 服 阀 ， 作动 筒 和 信 号 反 馈 装 置 等 部 分 ， 如 图 所 示 。电 液 伺 服 阀 ， 又 称 电 液 信 号 转 换 装 置 。 电 液 伺服 阀 一 般 包 括 力 矩 马 达 和 液 压 放 大 器 两 个 主 要 部 分 。 作 动 筒 ， 又 称 液 压 筒 或 油 缸 ， 由 筒 体 和 运 动 活塞 两 部 分 组 成 。信 号 反 馈 装 置 ， 用 来 感 受 活 塞 的 位 移 或 速 度 变化 ， 转 换 成 相 应 的 电 信 号 ， 用 来 构 成 伺 服 舵 回 路 。 1.液 压 舵 机 的 组 成 电 液 伺 服 阀 (力 矩 马 达 和 液 压 放 大 器 )， 作 动 筒和 位 移 反 馈 传 感 器 ， 构 成 一 个 紧 凑 的 整 体 。 作 动 筒的 筒 体 就 舵 机 壳 体 ， 电 液 伺 服 阀 的 壳 体 与 作 动 筒 紧密 地 连 成 一 体 ， 高 压 油 路 都 作 在 壳 体 内 。 为 了 节 省空 间 和 体 积 ， 位 移 传 感 器 就 安 装 在 活 塞 杆 的 内 部 。 2.典 型 液 压 舵 机 的 原 理 结 构 1导 磁 体 ； 2永 久 磁 体 ； 3控 制 线 圈 ； 4衔 铁 ； 5弹 簧 管 ； 6挡 板 7喷 嘴 ； 8溢 流 腔 ； 9反 馈 杆 ； 10阀 芯 ； 11阀 套 ； 12回 油 节 流 孔 ； 13固 定 节 流 孔 ； 14油 滤 ； 15作 动 筒 壳 体 ； 16活 塞 杆 ； 17活 塞 ； 18铁 芯 ； 19线 圈 ； 20位 移 传 感 器 舵 回 路 是 指 由 舵 机 ， 放 大 变 换 器 与 反 馈 装 置 构成 的 闭 合 回 路 。 也 称 此 回 路 为 舵 机 系 统 。从 图 中 可 看 出 信 号 的 传 递 过 程 。 位 置 反 馈 的 作用 是 使 舵 面 的 角 位 移 与 进 入 综 合 装 置 的 控 制 信 号 同步 。 3 舵 回 路