船舶横摇运动中的混沌及其非线性简捷控制_张显库
第6章-船舶运动控制系统建模应用
第6章 船舶运动控制系统建模应用 6.1 引 言 数学模型化(mathematical modelling)是用数学语言(微分方程式)描述实际过程动态特性的方法。在船舶运动控制领域，建立船舶运动数学模型大体上有两个目的：一个目的是建立船舶操纵模拟器(ship manoeuvring simulator)，为研究闭环系统性能提供一个基本的仿真平台；另一个目的是直接为设计船舶运动控制器服务。船舶运动数学模型主要可分为非线性数学模型和线性数学模型，前者用于船舶操纵模拟器设计和神经网络控制器、模糊控制器等非线性控制器的训练和优化，后者则用于简化的闭环性能仿真研究和线性控制器(PID, LQ, LQG, H ∞鲁棒控制器)的设计。 船舶的实际运动异常复杂，在一般情况下具有6个自由度。在附体坐标系内考察，这种运动包括跟随3个附体坐标轴的移动及围绕3个附体坐标轴的转动，前者以前进速度(surge velocity)u 、横漂速度(sway velocity)v 、起伏速度(heave velocity)w 表述，后者以艏摇角速度(yaw rate)r 、横摇角速度(rolling rate)p 及纵摇角速度(pitching rate)q 表述；在惯性坐标系内考察，船舶运动可以用它的3个空间位置000,,z y x (或3个空间运动速度 000,,z y x &&&)和3个姿态角即方位角(heading angle)ψ、横倾角(rolling angle)?、纵倾角 (pitching angle)θ (或3个角速度θ?ψ&&&,,)来描述，),,(θ?ψ称为欧拉角[4](见图6.1.1)。 显然T ],,[w v u 和T 000],,[z y x &&&以及T ],,[r q p 和T ],,[θ? ψ&&&之间有确定关系[4]。但这并不等于说，我们要把这6个自由度上的运动全部加以考虑。数学模型是实际系统的简化，如何简化就有很大学问。太复杂和精细的模型可能包含难于估计的参数，也不便于分析。过于简单的模型不能描述系统的重要性能。这就需要我们建模时在复杂和简单之间做合理的折中。对于船舶运动控制来说，建立一个复杂程度适宜、精度满足研究要求的数学模型是至关重要的。 图6.1.1的坐标定义如下：000Z Y X O -是惯性坐标系(大地参考坐标系)， 为起始 位置，0OX 指向正北，0OY 指向正东，0OZ 指向地心；o -xyz 是附体坐标系，为船首尾之间连线的中点，ox 沿船中线指向船首，oy 指向右舷，oz 指向地心；航向角ψ以正 北为零度，沿顺时针方向取0?～360?；舵角δ以右舵为正。对于大多数船舶运动及其控制问题而言，可以忽略起伏运动、纵摇运动及横摇运动，而只需讨论前进运动、横漂运动和艏摇运动，这样就简化成一种只有3个自由度的平面运动问题。图6.1.2给出图6.1.1经简化后的船舶平面运动变量描述。 船舶平面运动模型对于像航向保持、航迹跟踪、动力定位、自动避碰等问题，具有足够的精度；但在研究像舵阻摇、大舵角操纵等问题时，则必须考虑横摇运动。本章根据刚体动力学基本理论建立船舶平面运动基本方程，据此进一步导出状态空间型(线性和非线性)及传递函数型船舶运动数学模型，并考虑了操舵伺服系统的动态特性和风、浪、流干扰的处理方法。这些结果将作为设计各种船舶运动控制器的基础。计及横摇的四自由度船舶运动数学模型参见文献[5]。
施耐德运动控制概述motion_guide
第六章. 运动控制6.1 运动控制的定义 6.2 运动控制的组成 6.2.1 同步伺服电机 6.2.2 步进电机 6.2.3 驱动器 6.2.4 控制器 6.3 运动控制系统的结构 6.4 运动控制要解决的问题 6.5 伺服电机的选型计算 6.6 典型应用
6.1 运动控制的定义 运动控制是指动作的单元以非常精确的设定速度在规定时间到达准确位置的可控运动. 运动单元的运动有如下特点: 路径: 有一个初始位置 有一个终点位置 稳定的速度和上升,下降斜率 动作: 静态和动态响应非常精确 运动响应很快 运动很稳定 位置: 有绝对位置 有相对位置 根据不同的应用工艺, 我们把运动分为有限轴运动和无限轴运动. 有限轴运动是指运动体的运动在一定范围内, 如机械手的运动在设计范围内抓取工件. 无限轴运动是指运动体连续不断的向一个方向运动,没有边界. 如传送带的运动. 6.2 运动控制的组成 运动控制的组成离不开以下4个单元,如图: 运动控制器: 控制运动按照设定的轨迹动作,不断计算位置和速度的匹配 驱动器: 把普通电能转化为向电机提供运动的动力 电机: 产生对负载推动的扭矩 位置传感器: 提供电机轴实时的位置和速度 所以, 运动控制要完成可控的动作, 主要对3个变量进行控制. 即: 电机的力矩, 速度, 位置 如图所示
6.2.1 同步伺服电机 首先让我们看一下运动控制中的执行器: 伺服电机 电机是把电枢电流转化为电机轴输出力矩的一种装置. 从技术角度, 我们通常把电机分为异步电机, 同步电机和步进电机. 从运动形式来分,可分为旋转电机和直线电机。如图所示：
船舶舵机控制系统改进设计【文献综述】
文献综述 电气工程及其自动化 船舶舵机控制系统改进设计 引 言 设计船舶自动操舵系统首先要确定船舶舵机的数学模型和船舶航行动态模型。船舶舵机的传动机构主要有两类,机械传动和液压传动。随着船舶排水量和航速的增加,舵机上的转矩迅速增大。采用机械传动机构的舵机其重量和体积将变得很大,同时它的效率较低,电动机的容量势必很大。因而目前大型船舶均采用液压传动舵机,甚至中小型船舶也不例外。 船舶舵机 船舶舵机是能够转舵并保持舵位的装置。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 船舶操舵系统是实现船舶操纵功能的一个自动控制系统。它把电罗经，舵角传感器等送来的船舶实际航向信号，预定航向信号，及给定的各种限束条件自动地按照一定的调节规律进行信号处理，从而控制舵机，使船舶沿着给定的航向航行。由此可见，该系统的性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注。并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。
自动舵 自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定航向信号的偏差进行控制的。在舵机投入自动工作时，如果船舶偏离了航向，不用人的干预，自动舵就能自动投入运行，转动舵叶，使船舶回到给定航向上来。 电动—液压式自动舵 国产“HD—5L型自动舵应用半导体无触点控制的比例-微分-积分控制系统。驾驶室具有自动、随动及应急操作三种操舵方式。两套参数相同的放大器互为备用，通过转换开关选择其中一套为自动、随动操舵时使用。应急操舵为随动控制方式，单独使用一套放大器。该型自动舵有A、B、C、D四种型式。A型为电液伺服阀变量泵系统；B型为电磁换向阀、伺服油缸、变量泵系统；C型为伺服马达变量系统；D型为地磁功率阀定量泵系统，它们的电气系统基本上是一致的。 液压伺服系统 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统 电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统﹑电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统 发展现状 众所周知，自动控制系统是自动控制理论在工业生产中应用的产物。船舶操舵系统也不例外。在自动控制理论发展的不同历史阶段，取得了不同的研究成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。
船舶操纵考试要点说明
船舶操纵 1.满载船舶满舵旋回时的最大反移量约为船长的1%左右，船尾约为船长的1/5至1/10 2.船舶满舵旋回过程中，当转向角达到约1个罗经点左右时，反移量最大 3.一般商船满舵旋回中，重心G处的漂角一般约在3°～15° 4.船舶前进旋回过程中，转心位置约位于首柱后1/3~1/5船长处 5.万吨船全速满舵旋回一周所用时间约需6分钟 6.船舶全速满舵旋回一周所用时间与排水量有关，超大型船需时约比万吨船几乎增加1倍 7.船舶尾倾，且尾倾每增加1%时，Dt/L将增加10%左右 8.船舶从静止状态起动主机前进直至达到常速，满载船的航进距离约为船长的 20倍，轻载时约为满 载时的1/2~2/3 9.排水量为1万吨的船舶，其减速常数为4分钟 10.从前进三至后退三的主机换向所需时间不同，一般：燃机约需90~120s；汽轮机约需120~180s；而 蒸汽机约需60~90s 11.船舶航行中，进行突然倒车，通常在关闭油门后，要等船速降至全速的60%~70%，转速降至额定转 速的25%~35%时，降压缩空气通入汽缸，迫使主机停转后，再进行倒车启动 12.一般万吨级、5万吨级、10万吨级和15~20万吨级船舶的全速倒车冲程分别为：6~8L、8~10L、10~13L、 13~16L 13.CPP船比FPP船换向时间短，一般紧急停船距离将减为60%~80% 14.螺旋试验的滞后环宽度达到20度以上时，操纵时由显著的困难 15.IMO船舶操纵性衡准中要求旋回性能指标中的进距基准值为＜4.5L 16.IMO船舶操纵性衡准中要求旋回性能指标中的旋回初径基准值为＜5.0L 17.IMO船舶操纵性衡准中要求初始回转性能（操10度舵角，航向变化10度时船舶的前进距离）指标 的基准值为＜2.5L 18.IMO船舶操纵性衡准中要求全速倒车冲程指标的基准值为＜15L 19.为了留有一定的储备，主机的海上功率通常为额定功率的90% 20.船舶主机的传送效率的通常值为：0.95~0.98 21.船舶的推进器效率的通常值为：0.60~0.75 22.船舶的推进效率的通常值为：0.50~0.70 23.为了保护主机，一般港最高主机转速为海上常用住宿的70%~80% 24.为了留有一定的储备，主机的海上转速通常定为额定转速的96%~97% 25.为了保护主机，一般港倒车最高主机转速为海上常用转速的60%~70% 26.沉深比h/D在小于0.65~0.75的围，螺旋桨沉深横向力明显增大 27.侧推器的功率一般为主机额定功率的10% 28.当船速大于8kn时，侧推器的效率不明显 29.当船速小于4kn时，能有效发挥侧推器的效率 30.船舶操35度舵角旋回运动中，有效舵角通常会减小10—13度 31.使用大舵角、船舶高速前进、舵的前端曲率大时，多的背流面容易出现空泡现象 32.舵的背面吸入空气会产生涡流，降低舵效 33.一般舵角为32~35度时的舵效最好 34.当出链长度与水深之比为2.5时，拖锚制动时锚的抓力约为水中锚重的1.6倍 35.当出链长度与水深之比为2.5时，拖锚制动时锚的抓力约为锚重的1.4倍 36.一般情况下，万吨以下重载船拖锚制动时，出链长度应控制在2.5倍水深左右 37.霍尔锚的抓力系数和链的抓力系数一般分别取为：3-5， 0.75-1.5
运动控制MATLAB仿真
大作业: 直流双闭环调速MATLAB仿真 运动控制技术课程名称： 名：姓电气学院院：学 自动化业：专 号：学 孟濬指导教师： 2012年6月2日
------------------------------------- -------------学浙大江 李超 一、Matlab仿真截图及模块功能描述 Matlab仿真截图如下，使用Matlab自带的直流电机模型： 模块功能描述： ⑴电机模块（Discrete DC_Machine）：模拟直流电机 ⑵负载转矩给定（Load Torque）：为直流电机添加负载转矩 ⑶Demux：将向量信号分离出输出信号 ⑷转速给定（Speed Reference）：给定转速 ⑸转速PI调节（Speed Controller）：转速PI调节器，对输入给定信号与实际信号
的差值进行比例和积分运算，得到的输出值作为电流给定信号。改变比例和积分运算系数可以得到不同的PI控制效果。 ⑹电流采样环节（1/z）：对电流进行采样，并保持一个采样周期 ⑺电流滞环调节（Current Controller）：规定一个滞环宽度，将电流采样值与给定值进行对比，若：采样值＞给定值+0.5*滞环宽度，则输出0； 若：采样值＜给定值—0.5*滞环宽度，则输出1； 若：给定值—0.5*滞环宽度＜采样值＜给定值+0.5*滞环宽度，则输出不变 输出值作为移相电压输入晶闸管斩波器控制晶闸管触发角 ：根据输入电压改变晶闸管触发角，从而改变电机端电压。GTO⑻晶闸管斩波．⑼续流二极管D1：在晶闸管关断时为电机续流。 ⑽电压传感器Vd：测量电机端电压 ⑾示波器scope：观察电压、电流、转速波形 系统功能概括如下：直流电源通过带GTO的斩波器对直流电机进行供电，输出量电枢电流ia和转速wm通过电流环和转速环对GTO的通断进行控制，从而达到对整个电机较为精确的控制。 下面对各个部分的功能加以详细说明： （1）直流电机 双击电动机模块，察看其参数：
嵌入式系统在船舶方面的应用
嵌入式系统在船舶方面的应用（温度、电站、变频） 唐涛 （学号：200810123062） 摘要：嵌入式系统具有体积小、功耗低、可靠性高等特点,非常适合船舶领 域的应用。本文总结了嵌入式系统的特点,介绍了嵌入式系统在船舶系统中电站、温度控制、变频控制的应用，并特别介绍了嵌入式系统在船舶变频技术中的应用。 关键词:自动监控；船舶；自动控制系统；计算机系统；变频技术；温度控制；船舶电站；船舶电力推动系统；嵌入式系统 1引言 在计算机技术高速发展的今天,利用先进的计算机与网络技术来实现船舶各系统监控的自动化已经成为可能。从上世纪80 年代起,船舶控制产品就开始由模拟式向数字式发展。1995 年9 月,由国内外150 多家生产控制设备的厂商组成了国际FF 协会,标志着船舶控制系统开始向全数字化方向发展。此后数年,以现场总线(fildbus) 及超大规模数字集成电路(VL SI) 嵌入式电子技术为基础的全数字式控制系统开始在世界范围内兴起,并迅速扩展到船舶工业领域,使船舶自动化控制技术获得了突破性的发展。 由于嵌入式技术在船舶应用领域尚处于发展阶段,在现有船舶数据监控系统中,主要仍以采用PLC(可程序设计逻辑控制器) 、工业控制计算机(以下简称工控机) ,甚至简单的单片机系统为主来实现船舶各系统的数据采集、监测及控制功能。然而,船舶空间狭小,航行环境多变,因此相对陆用设备而言,我们希望这类船用设备具有体积小、安装接线方便、便于维修、可靠性高,并能适应船上盐雾、油雾、霉菌、潮湿、高热、振动、冲击、电磁干扰大等恶劣条件的性能。对应用于船舶这一特殊控制环境,嵌入式系统比以往的各类控制系统具有明显的优点。可以预见,嵌入式系统将在船舶监控系统中得到广泛的应用。
_船舶操纵与控制_精品课程建设的探索与研究_孙玉山
一、引言 “船舶操纵与控制”是船舶与海洋工程专业重要的研究生专业课，是从事船舶控制研究工作的基础，涉及到理论力学、水动力学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、船舶静力学、船舶操纵性、船舶推进与船舶耐波性等多学科，具有理论性强、知识点多的特点。该课程主要开展船舶操纵性与控制方面知识的探讨与学习。介绍国内外船舶操纵与控制领域的发展现状，分析未来该领域的发展趋势。学习水面船舶的动力学、运动学建模，包括作用在船上的环境载荷的情况掌握建立环境载荷的数学模型；熟悉船舶控制设备与传感器的原理与数据处理，通过控制基本理论与方法的学习，结合船舶操纵与控制的特点，掌握船舶运动控制的基本方法。 《船舶操纵与控制》源于上世纪８０年代我校研究生培养初期，以往该课程注重教学内容和理论性的系统性，造成课程理论和实践脱节，教学相关内容受到教材的局限性跟不上相关专业知识理论的最新进展，教学内容侧重不突出，导致该课程教学内容单一、任课教师讲授费力、学生掌握吃力现象。从２０１３年开始孙玉山副教授负责该课程主讲与建设。经过梳理与相关教学专家研讨，该课程当年获得哈尔滨工程大学研究生精品课程建设立项。在该课程的实践教学与建设过程中，课程教师团队从顶层课程目标、教学大纲的重新修订，到具体教材的选定与更新、教学内容、教学方法的实施等多方面探索“船舶操纵与控制”精品课程的建设。 二、修订教学大纲，明确建设目标 “船舶操纵与控制”课程的主要内容讲授船舶操纵与控制方面相关理论与方法，不仅涉及船舶静力学、船舶操纵性、船舶推进与船舶耐波性等船舶类相关专业知识，还涵盖理论力学、水动力学、高等数学、 自动控制原理、现代控制理论等相关理论知识，因此， 该课程具有涉及多学科、知识点范围广等特点，相对教学内容而言，课程学时偏少。以往基于黑板的传统学方式无法传递更多的信息量，同时，课程的学习内容需紧跟科技进步与最新研究进展。因此，课程教师团队与相关专家经充分讨论与研讨，明确了课程建设目标（如图１所示），并对课程教学大纲进行了部分修正，更新了教学内容。 为此，我们在以下几个方面进行了探索： １．理论教学内容侧重点、广度和深度的把握，将船舶操纵的特点与自动控制原理相结合，参照国内外相关课程设计，使该课程紧跟该领域最新发展进展，体现教学内容的前沿性与先进性。针对该课程主体研究生主要由海洋与船舶工程专业方向的本科毕业生考入，均学习过船舶类相关专业，因此，将课程中船舶动力学与数学模型的建立等相关知识课时缩短，并且主要讲解拓展部分，这一部分内容着重从深度及最新进展上着手。同时，课程设计中增加船舶控制传感器、设备的原理及数据处理的介绍，并深入分析与讲解代表 “船舶操纵与控制”精品课程建设的探索与研究 孙玉山，姜大鹏，李岳明，张国成 （哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室，黑龙江 哈尔滨 １５０００１） 摘要：船舶操纵与控制是船舶与海洋工程专业一门重要的专业课，具有涉及多学科、知识点范围广等特点，其教学理论专业性强，晦涩难懂。根据“船舶操纵与控制”课程的教学现状，结合哈尔滨工程大学建设“三海一核”特色专业精品课程的目标，深入开展“船舶操纵与控制”精品课程建设。注重师资队伍的建设与培养，探索教学形式与教学方法创新与改革，综合运用传统教学与多媒体等现代教学手段，开展互动式、启发式和讨论式教学。通过课程建设，教学方法、教学手段、师资水平等均显著提高。 关键词：船舶的操纵与控制；课程建设；教学方法；教学改革中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－９３２４（２０１５）３０－０１０６－０２ 图１“船舶操纵与控制” 课程建设目标
船舶运动控制概述
船舶运动控制概述 随着经济全球化的加剧，现代物流业飞速发展，市场对进出口的需求越发的加大，造成了与之相应的航运自动化的繁荣发展，各种新的控制算法不断地应用于传播控制以提高营运的经济效益。作为大连海事大学自动化专业的学生，我们有必要了解船舶相关的知识，包括船舶运动控制，船舶控制系统，船舶导航等的相关知识。并将储备的知识运用到以后的学习与工作中。 一、欠驱动船舶的控制器设计 首先我们先来聊聊船舶的驱动。由于船舶动力驱动结构具有非完整约束和典型的欠驱动特性,而且航行条件的变化、环境参数的严重干扰和测量的不精确性等又使船舶运动呈现出大惯性、长时滞、非线性等特点,采用传统的船舶控制方法已经不能满足控制要求,必须探索新的船舶控制方法。 欠驱动系统是指由控制输入向量空间的维数小于系统广义坐标向量空间维数的系统，即控制输入数小于系统自由度的系统[1]。欠驱动船舶模型一般都具有非线性运动方程的形式，欠驱动船舶模型一般都具有非线性运动方程的形式，欠驱动船舶模型一般都具有非线性运动方程的形式，约束都是不可积的微分表达式,属于非完整系统。 研究欠驱动船舶的控制器设计也具有非常重要的现实意义。一个欠驱动船舶以较少数目的驱动器来完成航行任务,降低了系统的费用及重量,提高了营运效益,同时也会因控制设备的减少而降低船舶机械故障的发生率,使系统运行更加稳定而易于维护。更为重要的是,欠驱动控制同时对船舶完全驱动系统提供了一种备份控制技术。如果全驱动系统遇故障不能正常运行时,可采用欠驱动船舶控制策略,利用仍在工作的控制器对船舶进行有效控制,增大设备出现故障时系统的可靠性。 正是由于上述原因,对欠驱动船舶的控制研究得到了广泛重视并成为控制领域的研究热点之一[2]。作为一种特殊的非线性控制方法,欠驱动船舶控制技术的发展目前还存在着很多问题,有待于更多的科技工作者致力于深入的研究。为了促进欠驱动船舶控制技术的发展,本文在查阅有关资料的基础上,对欠驱动船舶数学模型、控制方法及其发展做了较为详细的综述,并对该领域存在的问题以及可能的发展方向进行了探讨。 如果把船舶作为一个刚体来研究,则船舶的运动有六个自由度,称之为横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡。考虑常规船舶水平面运动的控制,所关心的主要是船舶在水面上的位置和航向,而且就低重心的普通船舶而言,垂荡、纵摇和横摇对其水平面运动影响甚微,可以忽略。因此水面船舶的六自由度运动就可以简化为沿x方向前进、y方向横移及绕z轴旋转(艏摇)的三自由度运动。由于船舶的推进装置仅装备有螺旋桨推进器和船舵,也就是说系统只有2个控制输入(前向推力和旋转力矩),但需要同时控制船舶在水平面运动的3个自由度,因此对常规船舶平面运动的控制研究可归结为欠驱动控制问题。 上述的船舶的控制问题 ,船的质量和阻尼矩阵都假定为三角阵 ,船舶模型参数和环境干扰的不确定性也被忽略 ,都是在理想的条件下对船舶进行镇定Π跟踪控制。
施耐德LXM15伺服的CANOPEN控制
施耐德LEXIUM15系列伺服的CANOPEN控制 施耐德LEXIUM 15 LP 与MP/HP 伺服应用笔记
目录 接线 端子硬件接线图 4 接线 ON2.8工具软件配置CANOPEN设备LXM 15 6. . 标配置: 程软件下导入*.CO配置文件 9参数设置 3. MING: . PP点到点模式 19 . 速度模式velocity profile 21 一. 概述 3 二.LXM15伺服驱动器的硬件 4 1. LXM15伺服驱动器外部 2 外部24V控制电源接线 5 3. 驱动器与电机的5 4. 外部I/O端子的接线 5 5. 串行通讯接口 5 6. X3接口CANOPEN接线 6 三 利用SYC 3.1.1. 节点配置,添加PDO字. 7 3.1.2PDO字 7 3.1.3Object configuration目8 四 在PLC7编 五 LXM15驱动器10 5.1.1. 基本设置 10 5.1.2. 编码器设置 11 5.1.电机选择 11 5.1.4. POSITION位置参数 11 六. LXM15运动功能的实现12 6.1.1. LXM15的JOG实现 12 6.1.2. 回原点功能HOM 13 6.1.3. 运动任务TASK的实现 16 6.1.46.1.5
一. 概述 Lexium 15应用有多种通讯总线和网络连接可用，包括CANopen ， Fipio ， Modbus lus 和Profibus DP ， 都可以集成到分散自动化架构中。对于多轴应用，您还可以增加： m 15 伺服驱动器的控制性能，适用于需要几轴复杂同步的应用( 凸轮模式，定长切割等)。 PLC OPEN,可以方便与施耐德PLC 通讯,适合高速定位,同步控制,满足复杂机器工艺.CANOPEN 是性价比很高的一种高速控制总线,一个网段下最大64个设备,最大127个设备Lexi 动模式 到点模式,运动任务,电子齿轮 速度控制模式:速度调节 扭矩控制模式 运动控制卡，通过它可以扩展Lexiu SERCOS 选件卡，用于连接到Premium PLC 上的TSX CSY 运动控制模块，这就意味者Lexium 15 伺服驱动器可以满足复杂应用的性能需求。其中LXM15集成CANOPEN 通讯接口,符合,很强抗干扰,完善通讯机制. um 15 伺服驱动器具有多种操作模式： 传统调整模式:原点回归,手 位置控制模式:点
(完整版)船舶操纵与避碰总结
船舶操纵与避碰 9101：3000总吨及以上船舶船长9102：500～3000总吨船舶船长9103：3000总吨及以上船舶大副9104：500～3000总吨船舶大副9105：3000总吨及以上船舶二/三副9106：500～3000总吨船舶二/三副9107：未满500总吨船舶船长9108：未满500总吨船舶大副9109：未满500总吨船舶二/三副 考试大纲 适用对象 9101 9102 9103 9104 9105 9106 9107 9108 9109 1 船舶操纵基础 1.1 船舶操纵性能 1.1.1 船舶变速性能 1.1.1.1 船舶启动性能√√√√√√ 1.1.1.2 船舶停车性能√√√√√√ 1.1.1.3 倒车停船性能及影响倒车冲程的因素√√√√√√ 1.1.1.4 船舶制动方法及其适用√√√√√√ 1.1.2 旋回性能 1.1. 2.1 船舶旋回运动三个阶段及其特征√√√√√√ 1.1. 2.2 旋回圈，旋回要素的概念（旋回反移量、滞距、 纵距、横距、旋回初径、旋回直径、转心、旋回 时间、旋回降速、横倾等） √√√√√√ 1.1. 2.3 影响旋回性的因素√√√√√√ 1.1. 2.4 旋回圈要素在实际操船中的应用（反移量、旋回 初径、进距、横距、旋回速率在实际操船中的应 用；舵让与车让的比较） √√√√√√√√√ 1.1.3 航向稳定性和保向性 1.1.3.1 航向稳定性的定义及直线与动航向稳定性√√√√√√
1.1.3.2 航向稳定性的判别方法√√√√√√ 1.1.3.3 影响航向稳定性的因素√√√√√√ 1.1.3.4 保向性与航向稳定性的关系；影响保向性的因素√√√√√√ 1.1.4 船舶操纵性指数（K、T指数）的物理意义及其与操纵性 √√ 能的关系 1.1.5 船舶操纵性试验 1.1.5.1 旋回试验的目的、测定条件、测定方法√√√√√√ 1.1.5.2 冲程试验的目的、测定条件、测定方法√√√√√√ 1.1.5.3 Z形试验的目的和试验方法√ 1.1.6 IMO船舶操纵性衡准的基本内容√√√ 1.2 船舶操纵设备及其运用 1.2.1 螺旋桨的运用 1.2.1.1 船舶阻力的组成：基本阻力和附加阻力√√√√√√ 1.2.1.2 吸入流与排出流的概念及其特点√√√√√√ 1.2.1.3 推力与船速之间的关系，推力与转数之间的关系√√√√√√ 1.2.1.4 滑失和滑失比的基本概念，滑失在操船中的应用√√√√√√ 1.2.1.5 功率的分类及其之间的关系√√√√√√ 1.2.1.6 船速的分类及与主机转速之间的关系√√√√√√ 1.2.1.7 沉深横向力产生的条件、机理及偏转效果√√√√√√ 1.2.1.8 伴流的概念，螺旋桨盘面处伴流的分布规律√√√√√√ 1.2.1.9 伴流横向力产生条件、机理及偏转效果√√√√√√ 1.2.1.10 排出流横向力产生条件、机理及偏转效果√√√√√√ 1.2.1.11 螺旋桨致偏效应的运用√√√√√√ 1.2.1.12 单、双螺旋桨船的综合作用√√√√√√ 1.2.1.13 侧推器的使用及注意事项√√√ 1.2.2 舵设备及其运用
船舶操纵系统图解
船舶操纵系统 第一节 操纵系统概述 为了满足船舶在各种工况下的航行需要，将船舶主机的起动、换向和调速等各装置联结成一个统一整体，并可集中控制的所有机构、设备和管路，总称为柴油机推进装置的操纵系统。 小型柴油机的推进装置，其起动、调速及换向系统的控制件距离近，通常分别设置，各自操纵。近年来不少船舶也通过机械、气动等型式传输集中至机舱集控台或驾驶室，对推进装置集中操纵。大、中型柴油机为操纵方便和工作可靠，都将各控制部分通过各种方式有机地联系以便集中控制和远程控制。 随着自动化技术和电子技术的发展，各种遥控技术已广泛地应用于柴油机的操纵机构。特别是近年来电子计算机技术和微处理机已用于主机遥控、巡回检测和工况监视等方面，不仅大大减轻了轮机人员的劳动强度，改善了工作条件，还可以避免人为的操作差错，提高船舶运行的安全性、操纵性和经济性。目前，主机遥控技术水平越来越高，船舶正朝着全面自动化和智能化的方向发展。 一、对操纵系统的要求 在船舶柴油机中，操纵部分是最复杂的一部分，其部件多、零件杂、相互牵连制约，近代自动化技术和遥控技术在操纵系统的应用，更增加了操纵系统的复杂程度。为了保证操纵系统能够可靠地工作，对船舶柴油机的操纵系统有下列基本要求： （1）必须能迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并能满足船舶规范上相应的要求。 （2）具有必要的连锁装置，以避免操作差错而造成事故。 起动连锁装置：盘车机未脱开不能起动，换向未到位不能起动。 换向连锁装置：转向与要求不符时不能起动，不允许在较高转速下换向，运转过程中不能自行换向。 滑油保安连锁装置：当滑油压力下降至许用下限值时，将油量调节杆推至零油位，使柴油机自行熄火停车。 （3）必须设有必要的监视仪表和安全保护、报警装置。在操纵台（或遥控操纵台）上有转速、转向、气压、油压、水温等醒目的仪表，并对直接影响安全运行的有关压力和温度等置有报警装置和安全保护装置。 （4）操纵机构中的零部件必须灵活、可靠、不易损坏。 （5）操作、调整方便、维护简单，便于实现遥控和自动控制。 二、操纵系统的组成 （1）换向部分：完成换向指令。当柴油机的转向与要求不符时通过移轴（双凸轮换向）、差动（单凸轮换向）或齿轮箱换向方式完成换向动作。 （2）起动部分：按指令打开主起动阀，使柴油机迅速起动，并在起动后迅速关闭主起动阀。 （3）调速部分：按指令要求压缩或放松调速弹簧，或直接移动油量调节杆，通过喷油泵增减油来满足柴油机加、减速的要求。
船舶动力定位技术简述
1.动力定位技术背景 1.1 国外动力定位技术发展 目前，国际上主要的动力定位系统制造商有Kongsberg公司、Converteam公司、Nautronix公司等。 下面分别介绍动力定位系统各个关键组成部分的技术发展现状。 1．动力定位控制系统 1)测量系统 测量系统是指动力定位系统的位置参考系统和传感器。国内外动力定位控制系统生产厂家均根据船舶的作业使命选择国内外各专业厂家的产品。位置参考系统主要采用DGPS，水声位置参考系统主要选择超短基线或长基线声呐，微波位置参考系统可选择Artemis Mk 4，张紧索位置参考系统可选择LTW Mk，激光位置参考系统可选择Fanbeam Mk 4，雷达位置参考系统可选择RADius 500X。罗经、风传感器、运动参考单元等同样选择各专业生产厂家的产品。 2)控制技术 20世纪60年代出现了第一代动力定位产品，该产品采用经典控制理论来设计控制器，通常采用常规的PID控制规律，同时为了避免响应高频运动，采用滤波器剔除偏差信号中的高频成分。 20世纪70年代中叶，Balchen等提出了一种以现代控制理论为基础的控制技术-最优控制和卡尔曼滤波理论相结合的动力定位控制方法，即产生了第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。 近年来出现的第三代动力定位系统采用了智能控制理论和方法，使动力定位控制进一步向智能化的方向发展。智能控制方法主要体现在鲁棒控制、模糊控制、非线性模型预测控制等方面。 2001 年5 月份，挪威著名的Kongsberg Simrad 公司首次展出了一项的新产品—绿色动力定位系统（Green DP），将非线性模型预测控制技术成功地引入到动力定位系统中。Green DP 控制器由两部分组成：环境补偿器和模型预测控制器。环境补偿器的设计是为了提供一个缓慢变化的推力指令来补偿一般的环境作用力；模型预测控制器是通过不断求解一个精确的船舶非线性动态数学模型，用以预测船舶的预期行为。模型预测控制算法的计算比一般用于动力定位传统的控制器设计更加复杂且更为耗时，主要有三个步骤：1.从非线性船舶模型预测运动；2.寻找阶跃响应曲线；3.求解最佳推力。控制器结构如图所示[1]： 图1.1Green-DP总体控制图
施耐德运动控制控制模板经验总结
以施耐德公司的位置控制模板TSXCAY系列为例： 如图所示: 9针D型阳插座输出4路模拟信号，可以控制4台驱动器。 15针D型插座接收反馈信号。反馈信号可以是绝对编码SSI或增量编码RS422。它们的电源由外部提供。电源可以是5V或24V。外部电源由HE10型插座接入。
如图示说明： TSXCAY位置控制单元还集成了基本的输入/输出端子，使得在运动控制过程中更加完善了它的控制功能，例如：原点开关，位置限位，事件开关等，电源也由此输入。如图所示：
I0: 原点开关 I1: 紧急停止开关 I2: 事件开关 I3: 自较正开关 Q0：辅助输出 下面就是一个在通道0 实际连接的例子。 PO是原点开关，用于程序中的寻原点的执行。 FCD，FCG，AT_UR都是紧急停止开关。 EVT是一个事件开关，可以在程序中进行中断情况的处理。REC可以是自校正的处理开关。
另外，TSXCAY还集成了对驱动单元的管理功能，例如，驱动器的使能，驱动器出错的报警等。如图示： COMx, VALVARx为输出到相应驱动器的使能控制。 OK_VARx 为驱动器正常工作的输入信号。 连接如图： TSXCAY 驱动器
综上所述，所有这些硬件构成了位置控制的最基本要素，无论是哪家的产品，结构都基本如此。 2．3 脉冲输出的位置控制结构 如上图所示 脉冲输出对位置的控制，结构简捷，不需要来自电机或驱动器的反馈。运动的位置取决于驱动器接收的脉冲数，运动的速度取决于脉冲的频率。对电流，速度，位置的调节都在驱动器里。它可以实现对位置的点到点的控制和同步跟随控制。 2．4 典型的硬件结构 如图所示 以施耐德公司的步进控制模板TSXCFY系列为例
船舶电气系统
船舶电气系统总的分为三大部分：船舶电站、船舶电力网和电气负载。 按照在系统中的作用和负载的性质，又可以分九类装置和系统：（1）船舶电力系统；（2）船舶电力拖动装置；（3）船舶电力推进装置；（4）船舶照明系统；（5）船舶内部通讯、联络装置；（6）船舶导航装置；（7）船舶无线电通讯装置；（8）船舶自动化装置；（9）特种装置，如磁性防护和消磁装置等。 船舶电力系统：包括船舶电站和船舶电力网两大部分，担负着将不同形式的能量转换成电能，并将电能输送分配给各用电设备的任务。船舶电能系统包括：（1）原动机和发电机组成的发电机组；（2）有各种控制、监视和保护电器的配电设备（总配电板）；（3）导线和电缆等组成的电网。船舶电力系统有一些主要的参数，决定着船上主要电气设备的品种和规格。这些参数是：电制（交流或直流），电压，频率。 船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。发电机组是把化学能转化为电能的装置，通过配电板来进行控制及分配。带动发电机运转的原动机一般为柴油机、汽轮机或燃气轮机，相应的发电机组称为柴油发电视组、汽轮发电机组或燃气轮机发电机组.为使船舶在各种不同工况下，如航行、作业、停泊、应急等情况下，都能连续、可靠、经济、合理地进行供电，船舶上常配置多种电站。（1）主电站，正常情况下向全船供电的电站。（2）停泊电站，在停泊状态又无岸电供应时，向停泊船舶的用电负载供电的电站。（3）应急电站，在紧急情况下，向保证船舶安全所必需的负载供电的电站。（4）特殊电站，如向全船无线电通讯设备（如收发报机等），各种助航设备（雷达、测向仪、测深仪等），船内通讯设备（如电话、广播等）以及信号报警系统供电的电源。这类用电设备的特点是耗电量不大，但对供电电源的电压、频率、稳压和稳频的性能有特殊的要求。因此，船上有时需要设置专门的发电机组或逆变装置向全船弱电设备或专用设备供电。船舶电力网电能从主配电板（及应急、停泊配电板）通过电缆的传输，经过中间的分配电装置（区配电板、分配电箱等），送往各电气用户，形成的电力网络即为船舶电力网。对船舶电力网的基本要求是生命力强、即要求电网在发生故障或局部破损等情况下，仍能保证对负载的连续供电，并限制故障的发展和将故障的影响限于最小范围之内。 船舶上各性质相近的用电设备都由相应的单独电网供电，可分为：（1）船舶电力网，由总配电板直接供电，供给各种船舶辅机的电动拖动。（2）照明电网，提供船舶内外照明。（3）弱电装置电网，包括电传令钟、舵角指示器、电话设备、火警信号及警铃等。（4）应急电网，包括应急照明、应急动力（如舵机电源）、助航设备电源等。（5）其它装置电网，如充电设备、手提行灯等。 二手船，是指经过一段时间的营运使用后，由原船东转手出售给新船东，可继续投入营运使用的旧船。 废船则是经过长时间的营运使用后，接近或超过船舶内河运输运输使用年限，由船东抛弃不用出售给拆船厂拆解的旧船。就船舶本身而言，两者之间没有严肃而公正的区别，主要是船东根据航运市场、船舶市场的行情和前景预测，决定是卖二手船还是卖废钢船。遇到航运市场低迷时，船东会大量抛售废船。 反之，在航运市场繁荣时，二手船市场会随之活跃。影响二手船本身价值的因素 船舶的基本性能和主要设备状况：二手船原始(或改装后)的基本性能和主要设备状况，决定着其本身的适用性、可靠性、经济性和营运的竞争力。
船舶操纵性总结
2010年度操纵性总结 1.船舶操纵性含义 船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。 2.良好的操纵性应具备哪些特性 具有良好操纵性的船舶，能够根据驾驶者的要求，既能方便、稳定地保持航向、航速，又能迅速地改变航向、航速，准确地执行各种机动任务。 3. 4.分析操舵后船舶在水平面运动特点。 船的重心G做变速曲线运动，同时船又绕重心G做变角速度转动，船的纵中剖面与航速之间有漂角。 5.漂角β的特性（随时间和沿船长的变化）。 船长：船尾处的速度和漂角为最大，向船首逐渐减小，至枢心P点处速度为最小且漂角减小至零，再向首则漂角和速度又逐渐增大，但漂角变为负值。 6. 7.作用在在船上的水动力是如何划分的。 船在实际流体中作非定常运动时所受的水动力，分为由于惯性引起的惯性类水动力和由于粘性引起的非惯性类水动力两类来考虑，并
忽略其相互影响。 8. 9.线性水动力导数的物理意义和几何意义。 物理意义：各线性水动力导数表示船舶在以u=u0运动的情况下，保持其它运动参数都不变，只改变某一个运动参数所引起船体所受水动力的改变与此运动参数的比值。 几何意义：各线性水动力导数表示相应于某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率。 10.常见线性水动力导数的特点。 位置导数：(Yv，Nv）船以u和v做直线运动，有一漂角-β，船首部和尾部所受横向力方向相同，都是负的，所以合力Yv是较大的负值。而首尾部产生的横向力对z轴的力矩方向相反，由于粘性的影响，使尾部的横向力减小，所以Nv为不大的负值。所以，Yv<0, Nv<0。 控制导数：（Yδ，Nδ）舵角δ左正右负。当δ>0时，Y（δ）>0，N（δ）<0。（Z轴向下为正）所以Yδ>0，Nδ<0。 旋转导数：(Yr，Nr) 总横向力Yr数值很小，方向不定。Nr数值较大，方向为阻止船舶转动。所以，Nr<0。 11. 12. 13. 14.一阶K、T方程及K、T含义，可应用什么操纵性试验测得。 在操舵不是很频繁的情况下，船舶的首摇响应线性方程式可近似
施耐德伺服驱动Twido+PTO+Lxm23 运动控制系统
Twido+PTO+Lxm23运动控制系统 Twido+PTO+Lxm23运动控制系统.............................................................................................一第1章前言. (1) 第2章配置要求 (1) 2.1 硬件要求: (1) 2.2 Firmware要求： (1) 2.3 编程软件要求: (1) 第3章硬件连接与配置 (1) 3.1 硬件连接图 (1) 3.2 Lexium23的软件设置 (6) 3.3 PTO的软件设置 (6) 第4章功能实现 (13) 4.1 PTO对象 (13) 4.2 PTO指令说明 (16) 4.3 发送指令时应该考虑的规则 (16) 4.4 寻原点 (16) 4.5 设置位置 (18) 4.6 频率发生器 (18) 4.7 速度模式 (19) 4.8 相对值定位 (20) 4.9 绝对值定位 (22) 4.10 指令状态信息查询 (23) 第5章故障管理 (24) 5.1 LED面板 (24) 5.2 命令错误 (24) 5.3 可调整参数错误 (25) 5.4 轴错误 (25) 第6章编程过程中的注意事项 (26) 6.1 内存区的使用 (26) 6.2 输入滤波器的使用 (27) 6.3 ErrID的用法 (27) 第7章附录 (27) 7.1 图表 (27) 7.2 表格 (28)
第1章前言 Lexium 23 伺服驱动器配合BCH 伺服电机功率宽广、功能强大，能够满足多数工业场合的需求。 Lexium 23 C 伺服驱动器 200…255 V 单相，0.1 到1.5 kW 170…255 V 三相，0.1 到3 kW Lexium 23 M 伺服驱动器 170…255 V 三相，3 kW 到7.5 kW BCH 伺服电机 额定功率：0.1 到7.5KW 额定扭矩：0.3 到48 Nm 额定转速：1000 到3000rpm，取决于不同的型号 Lexium 23 伺服驱动器和BCH 伺服电机的完美组合可以适用于金属加工、物料搬运、纺织机械、电子设备、包装和印刷设备等多种场合。 TWDPTO220DT模块专用于Twido Brick40系列控制器的定位模块，该模块目前控制轴数量是3，该模块是个开环定位模块，不需要实时的移动位置反馈。 李成刚 第2章配置要求 2.1 硬件要求: Twido控制器:TWDLC**40DRF PTO模块:TWDPTO220DT-CN ： 要求： 2.2 Firmware要求 BK40_V505及以上 软件要求: 编程软件要求 2.3 编程 TwidoSuite C V2.14.6 第3章硬件连接与配置 本章主要介绍了PTO与Lexium23的硬件连接，以及对PTO和Lexium23的软件配置。 3.1 硬件连接图 3.1.1 Twido PTO 结构
船舶通信系统概述
1第 1章 船舶通信系统概述 第一节 船舶通信系统基本概念 船舶通信系统主要指GMDSS 系统， GMDSS 是全球海上遇险与安全系统 （Global Maritime Distress and Safety System）的英文缩写。GMDSS 是在现代无线电通信技术的基础上，为适应 海上搜救与安全通信， 满足海上通信的需要而建立起来的遇险和安全通信系统， 该系统也满足 船舶的常规通信业务。 多年来，船舶通信系统经过了多次的变革。由于现代数字通信与导航技术的发展，包括卫 星通信、卫星导航、大规模集成电路和微处理技术的发展，使新型的海上通信系统的建立不但 必要而且也成为可能。 国际海事组织（IMO）于 1988年 11 月在伦敦总部召开了会议，审议通过了对作为现行系 统法律依据的《1974 年国际海上人命安全公约》及《1979 年 SOLAS 议定书》的修正案，即 SOLAS公约1988年修正案。 修正案把GMDSS引入了公约， 并在SOLAS公约中规定了GMDSS 自然生效的条款，使公约生效（即 GMDSS 开始实施）的日期选定为 1992 年 2 月 1 日（所谓 “自然生效”即为若无三分之二以上的成员国或占世界船舶总吨位 50%以上的船东对公约提 出疑义，则在规定之日自然生效，无需再召开另一次会议做出决议）。决议规定：为保障海上 人命安全，改善海上遇险和安全无线电通信，与搜救协调组织相结合，建立一个采用最新通信 技术的全球海上遇险和安全系统。GMDSS 建立的主要目的是，当船舶遇险时能够向岸上的搜 救协调中心（RCC）发出报警，救助协调中心能立即协调搜救行动。按照国际搜救公约有关 规定，所有船舶有义务援助任何其他遇险的船舶。在GMDSS 实施前，当遇险船舶发出遇险报 告之后，要等附近的其他船舶前来援助；这种依靠近距离船舶通信系统的方法，在航行船舶较