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转叶舵机用复式摆动缸操舵原理
被引量：
1
1
作者
李阁强
赵文奎
+2 位作者
毛波
董振乐
李东林
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期175-182,共8页
转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵...
转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵减摇效果。针对上述问题,以直驱式电液伺服转叶舵机为对象,在建立数学模型,分析水动力对舵角干扰的基础上,提出一种复式结构摆动缸操舵新原理。复式摆动缸采用双层结构,内层为舵驱动缸,外层为力矩解耦缸。内外层转子同向转动,可增大舵叶的工作区间,同时,外层力矩解耦缸转子输出助推力矩作用于舵驱动缸转子,可抵消水动力在驱动缸转子上产生的负载力矩,提高舵叶转动精度,解决舵机运动中的力位耦合问题;内外层转子反向转动,可使舵机及时制动、换向,提高舵机操纵性能。复式摆动缸用于转叶舵机,舵机系统具有较大的稳定裕量,幅值裕度为45.3 dB,相角裕度为99.2°,满足伺服系统设计指标。仿真分析表明:在有外负载干扰下,相较于单层摆动缸加控制策略的操舵方式,复式摆动缸操舵响应速度更快,无超调,达到稳态的速度提升约36%,且稳态误差维持在±0.05°范围内。在跟踪斜率为0.01°/s的斜坡信号时,转舵精度可保持在±0.03°位置误差带内,具有较高的位置控制精度。
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关键词
转叶舵机
复式摆动缸
力矩解耦
位置控制
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职称材料
基于协同进化多目标遗传算法的复式液压摆动缸结构设计
被引量：
8
2
作者
李阁强
袁畅
+2 位作者
王帅
毛波
董振乐
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期1694-1704,共11页
针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协...
针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协同进化的多目标遗传算法,算法包含两类种群,一类用于进化决策解,并评价罚因子,另一类用于调整罚因子,并指导第一类种群进化,两类种群通过信息交换,来指导自身的搜索,从而使整个系统协同进化,以此求解复式液压摆动缸各几何参数的数值,直至获得满意解。最后,将该算法得到的参数数据,在三维软件中完成建模,并利用有限元软件进行应力应变分析。结果表明,相较于传统遗传算法,协同进化多目标遗传算法得到的复式液压摆动缸的质量减少了约25.5%,其得到的几何参数数据更为合理。
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关键词
复式
液压
摆动
缸
协同进化
多目标遗传算法
结构优化
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职称材料
船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究
被引量：
3
3
作者
赵文奎
李阁强
毛波
《机床与液压》
北大核心
2022年第7期27-31,共5页
针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套...
针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水动力对舵角控制的影响。仿真结果表明:该复式摆动缸能有效解决流体力干扰,对舵角控制品质的提升有质的帮助。
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关键词
转叶舵机
复式
液压
摆动
缸
力位耦合
AMESIM仿真
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职称材料
题名
转叶舵机用复式摆动缸操舵原理
被引量：
1
1
作者
李阁强
赵文奎
毛波
董振乐
李东林
机构
河南科技大学机电工程学院
山东万通液压股份有限公司
出处
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期175-182,共8页
基金
山东省重点研发计划(国际科技合作专项)项目(2019GHZ013)。
文摘
转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵减摇效果。针对上述问题,以直驱式电液伺服转叶舵机为对象,在建立数学模型,分析水动力对舵角干扰的基础上,提出一种复式结构摆动缸操舵新原理。复式摆动缸采用双层结构,内层为舵驱动缸,外层为力矩解耦缸。内外层转子同向转动,可增大舵叶的工作区间,同时,外层力矩解耦缸转子输出助推力矩作用于舵驱动缸转子,可抵消水动力在驱动缸转子上产生的负载力矩,提高舵叶转动精度,解决舵机运动中的力位耦合问题;内外层转子反向转动,可使舵机及时制动、换向,提高舵机操纵性能。复式摆动缸用于转叶舵机,舵机系统具有较大的稳定裕量,幅值裕度为45.3 dB,相角裕度为99.2°,满足伺服系统设计指标。仿真分析表明:在有外负载干扰下,相较于单层摆动缸加控制策略的操舵方式,复式摆动缸操舵响应速度更快,无超调,达到稳态的速度提升约36%,且稳态误差维持在±0.05°范围内。在跟踪斜率为0.01°/s的斜坡信号时,转舵精度可保持在±0.03°位置误差带内,具有较高的位置控制精度。
关键词
转叶舵机
复式摆动缸
力矩解耦
位置控制
Keywords
rotary vane steering gear
compound swing cylinder
torque decoupling
position control
分类号
U664.4 [交通运输工程—船舶及航道工程]
V216.8 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
基于协同进化多目标遗传算法的复式液压摆动缸结构设计
被引量：
8
2
作者
李阁强
袁畅
王帅
毛波
董振乐
机构
河南科技大学机电工程学院
河南省机械装备先进制造协同创新中心
山东万通液压股份有限公司
河南科技大学车辆与交通工程学院
出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期1694-1704,共11页
基金
山东省重点研发计划(国际科技合作专项)(2019GHZ013)。
文摘
针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协同进化的多目标遗传算法,算法包含两类种群,一类用于进化决策解,并评价罚因子,另一类用于调整罚因子,并指导第一类种群进化,两类种群通过信息交换,来指导自身的搜索,从而使整个系统协同进化,以此求解复式液压摆动缸各几何参数的数值,直至获得满意解。最后,将该算法得到的参数数据,在三维软件中完成建模,并利用有限元软件进行应力应变分析。结果表明,相较于传统遗传算法,协同进化多目标遗传算法得到的复式液压摆动缸的质量减少了约25.5%,其得到的几何参数数据更为合理。
关键词
复式
液压
摆动
缸
协同进化
多目标遗传算法
结构优化
Keywords
compound hydraulic swing cylinder
co-evolution
multi-objective GA
structural optimization
分类号
U664.4 [交通运输工程—船舶及航道工程]
O224 [理学—运筹学与控制论]
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职称材料
题名
船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究
被引量：
3
3
作者
赵文奎
李阁强
毛波
机构
河南科技大学机电工程学院
山东万通液压股份有限公司
出处
《机床与液压》
北大核心
2022年第7期27-31,共5页
基金
山东省重点研发计划(国际科技合作专项)资助项目(2019GHZ013)。
文摘
针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水动力对舵角控制的影响。仿真结果表明:该复式摆动缸能有效解决流体力干扰,对舵角控制品质的提升有质的帮助。
关键词
转叶舵机
复式
液压
摆动
缸
力位耦合
AMESIM仿真
Keywords
Rotary vane steering gear
Compound hydraulic swing cylinder
Force-position coupling
AMESim simulation
分类号
TH137.51 [机械工程—机械制造及自动化]
U664.7 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
作者
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被引量
操作
1
转叶舵机用复式摆动缸操舵原理
李阁强
赵文奎
毛波
董振乐
李东林
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
2
基于协同进化多目标遗传算法的复式液压摆动缸结构设计
李阁强
袁畅
王帅
毛波
董振乐
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2022
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究
赵文奎
李阁强
毛波
《机床与液压》
北大核心
2022
3
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