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          技術資料

          關于模擬操控在設施旋槳中的研討

          1潛器-主機-螺旋槳配合分析及圖譜設計螺旋槳
            本論文要求潛器螺旋槳設計如下:已知潛器主要數據為:伴流分數w=0.15,推力減額分數t=0.15,主推槳有效馬力EP=15kW=20.115hp,潛器航速V6Kn,螺旋槳轉速N=350rpms=0.98為軸系傳送效率,傳送效率sDBP(主機功率)要求設計最佳螺旋槳。
            先選用一張MAU4-70pB圖譜,然后根據選定的轉速N,假設一組直徑D(0.8~1.2),根據公式計算出一組值,由等值線與最佳效率曲線的交點得到P/D、0、pB。還要根據公式進行計算。根據數據,取以直徑D為橫坐標,以sP、TEP、P/D、0分別為縱坐標,用描點作圖。由給定的有效功率(轉化馬力)作EP水平線與TEP曲線相交,交點所對應的橫坐標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,即為設計槳的各參數。
            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傳遞函數
            根據上面設計的螺旋槳及液壓知識等得開環傳遞函數為:用系統開環頻率特性分析系統的穩定性和參數變化對系統的影響。從系統的開環頻率特性伯德圖可以看出,當相頻特性達到線-180°時,幅頻特性還在零分貝線以上即幅值穩定裕量為負21KgdB;所以,由對數判據可知系統存在穩定性問題。
            3潛器螺旋槳閥控馬達液壓1速度系統PID控制和模糊自整定PID控制
            4常規PID控制
            臨界靈敏度法。臨界比例增益psK、和臨界振蕩周期sT,利用一些經驗公式,求取調節器最佳數值。
            '0.6,0.5,0.125ppsisdsKKTTTT當系統出現等幅振蕩時,0.08823psK=,0.04sTs
            5潛器螺旋槳的常規PID與模糊自整定PID控制系統的Matlab對比仿真及分析
            5.1系統仿真模型的建立。
            5.2仿真結果及分析1)變參數時仿真與分析當液壓固有頻率100nrad/s變換成80hrad/s,用MATLAB仿真模糊PID控制系統所示。
            2)突加載時仿真及分析在有螺旋槳負載情況下,當系統運行第3秒鐘時突加50Nm的階躍干擾力矩。
            使用模糊PID控制的系統比常規PID系統少降了約3rad/s,期望轉速是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:為防止系統超調取pK較小,所以pK取NB,為加快消除穩態誤差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)。通過規則:IFEisPBANDECisPBTHENpKisNBiKisPBdKisPB,于是相應的pK往下迅速下降,pK、dK迅速上升,達到調整PID三個參數,使控制量U的增加速度加快,快于常規PID的控制量U,所以控制效果比常規PID控制好。模糊自整定PID控制在轉速降到26.75rad/s時就將速度上升,趨向給定期望值。常規PID控制轉速降到29.75rad/s時才將將速度上升,趨向給定值,模糊自整定PID控制在轉速上比常規PID控制少下降約3rad/s.同時仿真了第3秒時突加40Nm,30Nm,20N,都相應提高了大約5.4%,3.5%,2%。
            6結論
            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??偟姆譃閮深惽闆r進行仿真分析:第一類是兩種控制系統空載時,在變液壓固有頻率參數時的情況下即(ωh=100變換成ωh=8010),模糊自整定PID控制的動態響應好于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PID好。

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