第 五 章 舵 機(jī) 與 舵 回 路 5-1 概 述控 制 系 統(tǒng) 信 號 處 理 部 分 （ 即 控 制 器 ） 輸 出 的 操 舵信 號 經(jīng) 放 大 處 理 后 控 制 執(zhí) 行 部 件 運(yùn) 動 ， 通 過 拉 桿 帶 動舵 面 偏 轉(zhuǎn) ， 使 舵 面 的 偏 轉(zhuǎn) 符 合 控 制 指 令 的 要 求 。伺 服 控 制 系 統(tǒng) 5-1 概 述 能 夠 產(chǎn) 生 足 夠 大 的 操 縱 力 ， 克 服 作 用 在 舵 上 的 流 體動 力 及 各 種 摩 擦 力 ； 能 使 舵 面 產(chǎn) 生 足 夠 的 偏 轉(zhuǎn) 角 和 偏 轉(zhuǎn) 角 速 度 ； 具 有 較 好 的 快 速 性 ； 體 積 小 、 重 量 輕 ； 死 區(qū) 小 ， 保 證 航 行 品 質(zhì) ； 可 靠 性 好 、 工 藝 性 好 、 維 護(hù) 方 便 。對 舵 機(jī) 與 舵 回 路 的 要 求 舵 機(jī) 的 分 類1) 按 采 用 的 能 源 分 ： 氣 動 舵 機(jī) 、 電 動 舵 機(jī) 和液 壓 舵 機(jī) ；2) 按 功 用 分 ： 橫 舵 機(jī) 、 直 舵 機(jī) 和 差 動 舵 機(jī) ；3) 按 操 舵 方 式 分 ： 比 例 式 舵 機(jī) 和 繼 電 式 舵 機(jī) 。 5-2 氣 動 舵 機(jī) 與 舵 機(jī) 回 路1滑 閥 ； 2活 塞 ； 3進(jìn) 氣 口 ； 4排 氣 口 ； 5殼 體 如 果 操 舵 信 號 使 滑 閥 向 左 移 動 ， 氣 槽 B就 與 進(jìn)氣 中 腔 A接 通 ， 工 作 氣 體 經(jīng) 氣 槽 B通 到 活 塞 右 腔 ，推 動 活 塞 向 左 運(yùn) 動 ； 同 時 活 塞 左 腔 的 空 氣 經(jīng) 氣 槽 E與 排 氣 管 C接 通 ， 排 出 舵 機(jī) 外 部 。 活 塞 向 左 運(yùn) 動 直到 滑 閥 臺 肩 重 新 將 氣 槽 B堵 住 為 止 。 可 見 活 塞 的 運(yùn)動 是 跟 隨 滑 閥 的 運(yùn) 動 的 。 也 就 是 說 活 塞 是 按 操 舵信 號 的 要 求 運(yùn) 動 的 。 它 的 運(yùn) 動 放 大 系 數(shù) 為 1。 -3 電 動 舵 機(jī) 與 舵 回 路 電 動 舵 機(jī) 將 成 為 魚 雷 伺 服 機(jī) 構(gòu) 的 重 要 發(fā) 展 方 向n 所 需 的 操 舵 功 率 減 小 ， 降 低 了 電 動 舵 機(jī) 重 量 。n 電 動 舵 機(jī) 在 加 工 精 度 ， 裝 配 調(diào) 整 ， 材 料 選 用 上 沒有 特 殊 的 困 難 ， 成 本 較 低 。n 電 動 舵 機(jī) 的 可 靠 性 和 可 維 護(hù) 性 好 ， 還 較 易 實(shí) 現(xiàn) 多通 道 的 控 制 。1. 所 需 的 能 源 比 氣 動 或 液 壓 舵 機(jī) 容 易 實(shí) 現(xiàn) ， 線 路 的鋪 設(shè) 和 改 裝 也 很 方 便 。 舵 機(jī) 組 件 是 用 于 驅(qū) 動 魚 雷 舵 面 旋 轉(zhuǎn) 的 功 能 組 件 ， 工作 原 理 如 圖 所 示 。 工 作 過 程 中 ， 由 操 舵 電 路 通 過 接線 架 上 的 舵 機(jī) 信 號 輸 入 插 座 給 每 一 個 舵 機(jī) 提 供 正 或負(fù) 的 控 制 電 壓 ， 驅(qū) 動 每 一 個 舵 機(jī) 上 的 操 舵 電 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) ，再 由 操 舵 電 機(jī) 驅(qū) 動 蝸 輪 蝸 桿 減 速 機(jī) 構(gòu) 、 最 后 由 蝸 輪軸 驅(qū) 動 魚 雷 舵 面 旋 轉(zhuǎn) 。 a) 加 法 放 大 電 路該 電 路 將 操 舵 信 號 與 位 置 反 饋 信 號 比 較 放 大 ， 形成 位 置 偏 差 信 號 后 ， 送 入 校 正 電 路 。b) 校 正 電 路該 電 路 的 作 用 是 對 控 制 回 路 進(jìn) 行 PID校 正 補(bǔ) 償 ，提 高 控 制 的 快 速 性 ， 減 少 靜 差 ， 處 理 后 的 信 號 送 給 后級 比 較 。電 動 舵 機(jī) 回 路 c) 脈 寬 調(diào) 制 電 路該 電 路 的 核 心 是 一 片 雙 PWM控 制 芯 片 ， 它 的 原 理是 接 收 校 正 電 路 與 一 定 頻 率 幅 值 的 三 角 波 信 號 比 較后 的 信 號 ， 在 芯 片 內(nèi) 產(chǎn) 生 一 個 模 擬 誤 差 電 壓 信 號 ，輸 出 兩 路 不 同 極 性 的 PWM信 號 ， 達(dá) 到 控 制 電 舵 機(jī) 打 出不 同 舵 角 的 目 的 。d) 光 電 耦 合 和 功 率 放 大 電 路光 電 耦 合 電 路 將 操 舵 控 制 信 號 與 雷 上 電 舵 機(jī) 的供 電 隔 離 ， 提 高 控 制 回 路 的 抗 干 擾 能 力 ； 前 級 放 大電 路 的 作 用 是 增 大 電 流 ， 以 帶 動 后 級 舵 機(jī) 功 放 正 常工 作 。 舵 機(jī) 三 維 圖 5-4 液 壓 舵 機(jī) 與 舵 回 路 液 壓 舵 機(jī) 是 以 高 壓 油 為 能 源 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 。 它 和電 動 舵 機(jī) 、 氣 動 舵 機(jī) 相 比 、 具 有 功 率 增 益 大 、 轉(zhuǎn) 動慣 量 小 ， 輸 出 力 矩 大 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) 、 快 速 性 好 、 結(jié) 構(gòu)緊 湊 、 重 量 輕 、 體 積 小 、 靈 敏 度 高 、 控 制 功 率 小 和承 受 負(fù) 載 大 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 液 壓 舵 機(jī) 的 基 本 原 理 組 成 包 括 電 液 伺 服 閥 ， 作動 筒 和 信 號 反 饋 裝 置 等 部 分 ， 如 圖 所 示 。電 液 伺 服 閥 ， 又 稱 電 液 信 號 轉(zhuǎn) 換 裝 置 。 電 液 伺服 閥 一 般 包 括 力 矩 馬 達(dá) 和 液 壓 放 大 器 兩 個 主 要 部 分 。 作 動 筒 ， 又 稱 液 壓 筒 或 油 缸 ， 由 筒 體 和 運(yùn) 動 活塞 兩 部 分 組 成 。信 號 反 饋 裝 置 ， 用 來 感 受 活 塞 的 位 移 或 速 度 變化 ， 轉(zhuǎn) 換 成 相 應(yīng) 的 電 信 號 ， 用 來 構(gòu) 成 伺 服 舵 回 路 。 1.液 壓 舵 機(jī) 的 組 成 電 液 伺 服 閥 (力 矩 馬 達(dá) 和 液 壓 放 大 器 )， 作 動 筒和 位 移 反 饋 傳 感 器 ， 構(gòu) 成 一 個 緊 湊 的 整 體 。 作 動 筒的 筒 體 就 舵 機(jī) 殼 體 ， 電 液 伺 服 閥 的 殼 體 與 作 動 筒 緊密 地 連 成 一 體 ， 高 壓 油 路 都 作 在 殼 體 內(nèi) 。 為 了 節(jié) 省空 間 和 體 積 ， 位 移 傳 感 器 就 安 裝 在 活 塞 桿 的 內(nèi) 部 。 2.典 型 液 壓 舵 機(jī) 的 原 理 結(jié) 構(gòu) 1導(dǎo) 磁 體 ； 2永 久 磁 體 ； 3控 制 線 圈 ； 4銜 鐵 ； 5彈 簧 管 ； 6擋 板 7噴 嘴 ； 8溢 流 腔 ； 9反 饋 桿 ； 10閥 芯 ； 11閥 套 ； 12回 油 節(jié) 流 孔 ； 13固 定 節(jié) 流 孔 ； 14油 濾 ； 15作 動 筒 殼 體 ； 16活 塞 桿 ； 17活 塞 ； 18鐵 芯 ； 19線 圈 ； 20位 移 傳 感 器 舵 回 路 是 指 由 舵 機(jī) ， 放 大 變 換 器 與 反 饋 裝 置 構(gòu)成 的 閉 合 回 路 。 也 稱 此 回 路 為 舵 機(jī) 系 統(tǒng) 。從 圖 中 可 看 出 信 號 的 傳 遞 過 程 。 位 置 反 饋 的 作用 是 使 舵 面 的 角 位 移 與 進(jìn) 入 綜 合 裝 置 的 控 制 信 號 同步 。 3 舵 回 路