基于labview船舶变频液压舵机测控系统的设计与实现

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1、万方数据设计、制造及自动化《机电技术》2009年增刊基于LabVlEW船舶变频液压舵机测控系统的设计与实现幸曾胜斌林少芬江小霞朱钰(集美人学轮机工程学院，福建厦f-j361021)摘要：为了提高船舶舵机系统的町靠性和rT作效率，将变频调速和液压技术相结合，建立新型变频液压舵机系统。应用虚拟仪器图形化的编程软件LabVIEW为开发平台，构建实时控制采集测试程序，实现对舵机的实时控制和数据采集。试验结果表明，该系统-T作可靠，性能稳定。关键词：变频调速舵机LabVIEW实时控制中图分类号：U664．4+1文献标识码：AR

2、ealizationandDesignofaHydraulicMarineSteeringGearUsingInverterTechnologyBasedonLabVIEWZengShengbin，LinShaofen，JiangXiaoxia,ZhuYu(MarineEngineeringInstitute，JimeiUniversity，XiamenFufian361021，China)Abstract：Inordertoimprovethereliabilityandefficiencyofmarinestee

3、ringgear．Combininginvertertechnologyandhydraulicvolumevelocityadjustingmethod，anewtypeofhydraulicsteeringgearwasestablished．Thereal—timecontrolandmeasurementprogramWassetupusingLabVIEWgraphicaldevelopmentenvironment，whichimplementthecontrolofthesteeringgearandd

4、ataacquisition．Experimentalresultsshowthatthesystemisreliableandstable．Keywords：Invertertechnology，Steeringgear，LabVlEW，Real-timecontrol引言液压动力传动以其传动平稳、调速方便、功率体积比大等优良特性在许多领域获得了广泛的应用。但是调速主要采用节流控制运行速度，系统的能耗很大，大量的能量消耗在节流口和溢流损失上，所以传统液压动力传动的能量利用率不高，整机系统的效率较低⋯。随着电机变频调

5、速技术的日渐成熟，将变频调速技术应用到液压系统可以有效提高系统工作效率坦1。由于船舶液压舵机是一个对船舶安全航行有着极其重要作用的一套设备。为了保证船舶航行安全，舵机在全程应始终处于运行状态，以应对船舶操纵的要求。但在航程的大部分时间里，舵机都是处于轻载运行的状态，虽然此时液压系统卸荷，功率较低，但电机、泵等却仍处于高速运转状态，且设备运转效率低，不利于设备寿命的提高。根据舵机工作的特殊性，将变频凋速和液压技术相结合以简化系统结构，提高系统工作的可靠性和使用期限瞄1。本文将变频调速技术与闭环液压控制系统相结合，以La

6、bVIEW为平台设计新型船舶变频液压舵机系统，实现对系统进行实时控制，并对控制信号产生的响应数据进行采集。1变频液压舵机的结构组成和工作原理船舶变频液压舵机的系统主要由计算机、传感器、数据采集卡、拔叉式转舵机构、异步电机、变频器等组成，其系统结构原理图如图l所示旧1。液压系统采用双向定量泵供油，定量泵与液压缸形成闭式回路：利用流量传感器和编码器分别测量转舵缸的流量和转舵角度。根据舵角与流量之间的对应关系，由变频电机控制定量泵的流量以达剑控制转舵要求，同时也可以改变泵的流向来控制舵的运动方向。幸基金资助：福建省重人专项

7、资助(2008HZ0002一1)；福建省教育厅重大项目资助(JA07129)；厦门市重大科技项目资助(3502220073017)。93万方数据‘机电技术》2009年增刊设计、制造及自动化面')l一变频电机；2一双向定量泵；3一卸荷电磁阀；4一补油阀；5一双向安全阀；6一转舵油缸；7一舵杆中心图l系统结构原理图当系统发出操舵指令时，卸荷电磁阀3得电，切断卸荷回路，变频电机根据控制信号的要求，以相应工作转速和规定的方向驱动泵工作，推动转舵油缸转舵。当舵角达到要求后，变频电机转速下降至泵的最低稳定工作转速，同时电磁阀3断

8、电，系统卸荷。由于液压系统工作时会发生泄漏，因而对主液压回路须设置补油装置。系统中阀4的两个出油口分别连接到主油路上，进油口通过管路与补油回路相连，可以保证补油回路随时向主液压回路的低压油路补油，防_LI-．产生液压系统爬行、振动和噪声等现象H12系统控制原理系统的控制原理图如图2所示。图2系统控制原理图在舵柱上安装嵌入式增量旋转编码器测量转舵