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减摇鳍电液负载仿真台性能研究

梁利华  
【摘要】: 减摇鳍电液负载仿真台是一种半实物物理仿真系统,其功能是在实验室的条件下,模拟船舶航行过程中减摇鳍所受的海浪水动力载荷谱,从而检测减摇鳍驱动系统的技术性能指标,将经典的自破坏全实物实验转化为在实验室条件下的半实物预测性实验,以达到缩短研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率的目的。随着海军国防和船舶工业的发展,迫切需要高性能的船舶电液负载仿真台,但由于减摇鳍电液负载仿真台属于典型的被动式电液力伺服系统,其加载系统受减摇鳍的强位置干扰会产生强大的多余力,严重影响加载系统的动静态品质。如何最大限度地减小干扰力,提高加载系统的动静态性能指标是当前研究的关键点。 本文在查阅大量国内外资料的基础上,综述了国内外电液负载仿真台的发展现状,分析了它们的优缺点,通过对国内外负载仿真台产品的对比,确定了本文的研究方向。 本文建立了减摇鳍电液负载仿真台的数学模型并进行简化处理,对其控制性能进行深入的理论分析,研究结构参数与控制性能的关系,为提高减摇鳍电液负载仿真台的控制性能提供理论基础。从动力元件的动静态特性出发,揭示多余力的产生机理和本质特征,分析多余力的影响因素及多余力对加载系统控制性能的影响作用,寻找最有效的克服多余力、提高控制性能的途径。 设计了减摇鳍电液负载仿真台动力元件,利用相关软件对加载系统多余力特性、有扰及无扰特性、动态及静态特性等控制性能进行了仿真分析,并分析了加载梯度、伺服阀动态特性与加载系统控制性能之间的关系。采用结构不变性原理设计控制补偿环节克服多余力干扰,改善电液负载仿真台的控制性能。 本文提出了压力伺服阀和流量伺服阀双阀控制方案,通过与压力伺服阀单阀控制方案的对比,指出其特点,为减摇鳍加载台的设计提供了新方法。 本文建立了减摇鳍电液负载仿真台的实验系统,并分别在单个压力伺服阀控制加载系统、压力伺服阀和流量伺服阀双阀控制加载实验系统进行了实验研究。通过实验得出减摇鳍电液负载仿真台的动静态性能指标,证明本文提出的提高减摇鳍电液负载仿真台综合控制性能方法是有效的。 本文所采用的提高减摇鳍电液负载仿真台控制性能的方法和得出的结论同样也适用于其它被动式加载系统。


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