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      新型船用中速柴油機性能優(yōu)化設(shè)計探討論文[推薦5篇]
      
        
       時間：2019-11-19 13:53:08下載本文作者：會員上傳
      
      
      
      
      
簡介：寫寫幫文庫小編為你整理了多篇相關(guān)的《新型船用中速柴油機性能優(yōu)化設(shè)計探討論文》，但愿對你工作學(xué)習(xí)有幫助，當然你在寫寫幫文庫還可以找到更多《新型船用中速柴油機性能優(yōu)化設(shè)計探討論文》。

      
	
      

      第一篇：新型船用中速柴油機性能優(yōu)化設(shè)計探討論文
      

      摘要：探討了新型船用中速柴油機工作過程數(shù)值的計算，分析了新型船用中速柴油機故障仿真，研究了新型船用中速柴油機燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計。
      關(guān)鍵詞：新型船用中速柴油機；優(yōu)化設(shè)計；數(shù)值計算
      引言
      隨著近幾十年來國際經(jīng)濟的發(fā)展與國際航運事業(yè)的進步，作為主推動力裝置的新型中速柴油機的性能與質(zhì)量問題越來越受到人們的關(guān)注。因此，進行新型船用中速柴油機性能的優(yōu)化設(shè)計，有利于對中速柴油機的工作原理進行仿真，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對其發(fā)生的故障進行科學(xué)模擬，對其成本進行虛擬化的測試，縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的獲得，有利于我國柴油機制造水平的全面提高。因此，需要對于新型船用中速柴油機工作過程數(shù)值的計算、故障仿真分析、燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題進行科學(xué)研究與分析。
      1新型船用中速柴油機工作過程數(shù)值的計算
      新型船用中速柴油機具有眾多的工作特點，因此需要對工作過程的數(shù)值進行科學(xué)計算，以便于在此基礎(chǔ)上進行柴油機數(shù)據(jù)信息的收集，對于設(shè)計模型的正確性進行科學(xué)驗證。具體來講，可以從以下方面進行工作，對新型船用中速柴油機的工作數(shù)值進行科學(xué)計算。
      1）對新型船用中速柴油機增壓壓力進行科學(xué)選取。比如：對于柴油機的轉(zhuǎn)速、廢氣排溫、氣缸的平均有效壓力等進行科學(xué)計算，提高柴油機的經(jīng)濟性，延長其使用壽命。
      2）進行柴油機壓縮比的選取。比如：通過對于柴油機壓縮比的選取可以測試出柴油機的啟動性能與爆發(fā)壓力，以此進行柴油機性能指標的改進，完善柴油機的結(jié)構(gòu)。
      3）進行柴油機配氣相位的科學(xué)選取，有利于優(yōu)化柴油機的指標性能。
      4）進行柴油機燃燒始點數(shù)值的科學(xué)選取。
      5）進行實驗數(shù)值與負荷特性曲線的仿真。比如：對柴油機的實驗結(jié)果進行仿真，對新型柴油機的負荷特性曲線進行充分了解。
      6）對于新型船用中速柴油機的試驗結(jié)果進行充分的驗證。比如：進行測試時間、地點、對象的選取，對于新型船用中速柴油機的性能參數(shù)與負荷特性曲線進行充分的對比，減少設(shè)計的誤差，使其達到工程設(shè)計的數(shù)值要求[1]。
      2新型船用中速柴油機故障仿真分析
      在柴油機的設(shè)計中一種重要的內(nèi)容是進行故障問題的仿真分析與診斷，以便于解決新型船用中速柴油機的故障問題，提升在應(yīng)用時的質(zhì)量與水平，減少故障問題發(fā)生的概率，延長其使用壽命。具體來講，需要進行故障問題設(shè)定，可以從以下方面進行故障仿真分析。
      1）壓縮比變化。在一般情況下，出現(xiàn)壓縮比的變化主要是柴油機的氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊等出現(xiàn)了錯位或者是磨損等問題造成了一定的間歇而導(dǎo)致的。
      2）曲軸箱竄氣。潤滑油供給不足或者是效果不佳、活塞環(huán)超出使用的壽命或者是磨損過度等問題都會導(dǎo)致曲軸箱竄氣問題的產(chǎn)生。
      3）柴油機供油量不均衡。此類問題的發(fā)生會嚴重影響到這種新型船用柴油機的性能，不利于今后的使用。因此，需要有關(guān)的設(shè)計人員進行此類問題的科學(xué)研究，并且制定出具體的解決方案[2]。
      4）噴油正時故障。噴油正時故障的發(fā)生會導(dǎo)致這種新型船用柴油機的功率受到嚴重的影響。因此，有關(guān)的設(shè)計人員需要對噴油正時故障問題進行仿真化的模擬。
      5）渦輪增壓器效率故障。這種故障問題的發(fā)生會嚴重影響到柴油機的功率，長時間得不到有效的解決會使得柴油機的部件受到嚴重的磨損，最終出現(xiàn)停滯的問題。
      6）中冷器換熱故障。
      7）中冷器壓力損失故障。中冷器壓力損失故障的發(fā)生主要是由于中冷器進氣側(cè)管道堵塞問題引起的。因此，進行中冷器壓力損失故障的仿真模擬，有利于從設(shè)計階段就對中冷器進氣側(cè)管道進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，防止此類問題在柴油機使用的過程中發(fā)生。
      8）排氣閥故障。排氣閥封閉的不緊密或者是發(fā)生了正時故障都會導(dǎo)致排氣閥故障問題的產(chǎn)生，最終會影響到新型船用柴油機的性能與質(zhì)量。因此，需要對排氣閥故障進行仿真化的模擬分析，并且進行設(shè)計方案上的重新優(yōu)化調(diào)整，提高柴油機的水平與工作效率[3]。
      3新型船用中速柴油機燃油噴射系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計
      進行這種新型船用柴油機原始參數(shù)的計算，主要的目的在于保障燃油噴射系統(tǒng)的性能達到設(shè)計的要求。具體來講，需要對噴油泵的供油量進行計算；對凸輪接觸應(yīng)力進行計算；對出油閥流通截面進行科學(xué)計算；對噴油器進行科學(xué)計算。進行新型船用柴油機性能的優(yōu)化設(shè)計離不開應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型的構(gòu)建。因此，需要建立起科學(xué)的新型船用柴油機性能模型，并且對燃油噴射系統(tǒng)的各個部件進行全面的模擬仿真測試。具體來講，需要將噴油泵、卸載出油閥、高壓油管、噴油器等各個方面的具體初始參數(shù)在這個燃油噴射系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型中全面輸入，并且進行科學(xué)運算，依據(jù)計算的結(jié)果，對新型船用柴油機設(shè)計的燃油噴射系統(tǒng)進行驗證，對于發(fā)現(xiàn)的不足之處全面改進，以達到優(yōu)化柴油機性能的目的[4]。進行新型船用柴油機燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可以從以下幾方面來進行，從而全面提升柴油機燃油噴射系統(tǒng)的質(zhì)量與水平，為柴油機整體性能的進步打好基礎(chǔ)。
      1）對于凸輪曲線進行優(yōu)化設(shè)計。比如：提高凸輪曲線的速度、進行線型的陡峭模式設(shè)計，使得柴油在柴油機燃油噴射系統(tǒng)中的噴射壓力達到最高值。
      2）進行新型船用柴油機燃油噴射系統(tǒng)中柱塞直徑的優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)柴油機燃油噴射的規(guī)律可以了解到柱塞運動的速度和橫截面的乘積與燃油噴射的壓力成正比。因此，具體的優(yōu)化設(shè)計方式為增大柱塞直徑，使得燃油噴射量增加，最終提高柴油機燃油噴射系統(tǒng)的工作效率，提高整個柴油機的性能與水平[5]。
      3）需要對高壓油管進行優(yōu)化設(shè)計。原因在于，高壓油管的長度、管徑都對柴油機燃油噴射系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。因此，首先需要對高壓油管進行短小化的設(shè)計，提高其防振的性能。其次，要保持各缸高壓油管的長度一致，使得各缸噴油保持一致，保障燃油噴射系統(tǒng)具有很強的穩(wěn)定性。
      4）對于蓄壓腔進行科學(xué)的設(shè)計有利于提高柴油機燃油噴射系統(tǒng)的性能。進行此項工作有利于蓄壓腔容積的增大，使得燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力呈減少的趨勢，最終滿足柴油機對于燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計要求，有利于保障柴油機性能的提升。
      5）需要對于柴油機燃油噴射系統(tǒng)的針閥升程進行優(yōu)化設(shè)計，使得柴油機燃油噴射系統(tǒng)具有良好的節(jié)流作用，提高柴油機燃油噴射系統(tǒng)的噴射速率。
      6）需要對柴油機燃油噴射系統(tǒng)的噴孔進行科學(xué)設(shè)計，提升燃油的霧化質(zhì)量，最終提升柴油機工作的性能。具體來講，首先對孔徑進行優(yōu)化設(shè)計，增強噴油的壓力。其次，進行孔數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，使得孔數(shù)更好地滿足柴油機燃油噴射系統(tǒng)的噴射要求，為提高柴油機的整體性能發(fā)揮出重要的作用。通過以上六種主要的方法，可以對柴油機燃油噴射系統(tǒng)的質(zhì)量與性能進行全面提升，最終保障這種新型船用中速柴油機的質(zhì)量與性能，使其在使用的過程中具有優(yōu)良的使用效果與良好的使用質(zhì)量，在長時間的使用中發(fā)揮出應(yīng)有的功能[6]。
      4結(jié)語
      對于新型船用中速柴油機性能進行科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計，有利于全面提高這種柴油機的制造水平，使其在使用的過程中發(fā)揮出應(yīng)有的功能，為我國航運事業(yè)的進步作出新的貢獻。
      參考文獻
      [1]張東明,平濤,陳志忠.基于DoE的船用中速柴油機性能優(yōu)化仿真[J].內(nèi)燃機工程,2016(1):93-97.[2]余永華,唐俊,韓冬,等.船用中速柴油機燃油系統(tǒng)升級改造仿真分析[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,2016(3):111-117.[3]張慧,金玉山,張東明,等.船用中速柴油機SCR系統(tǒng)匹配與試驗研究[J].柴油機,2016(4):15-19.[4]范保慶.中速船用柴油機主要部件的有限元最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟信息,1998(8):33-38.[5]方峰.船用柴油機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].江蘇船舶,2008(5):17-20.[6]孫洪杰.新型船用中速柴油機性能優(yōu)化設(shè)計[D].武漢:武漢理工大學(xué),2011.
      第二篇：中國主要船用柴油機制造廠家列表及簡介
      中國主要船用柴油機制造廠家列表及簡介
      1、上海中船三井造船柴油機有限公司CSSC-MES Diesel Co., Ltd.(CMD)(T)公司簡介
      上海中船三井造船柴油機有限公司（英文名稱：CSSC-MES Diesel Co.,Ltd.英 文簡稱：CMD）是由中國船舶工業(yè)集團公司、中國船舶工業(yè)股份有限公司和日本三井造船株式會社共同投資組建的一家船用大功率低速柴油機制造企業(yè)。公司位于上海臨港新城重裝備產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)，占地近40萬平方米，南臨洋山深水港，北靠浦東國際航空港，區(qū)位優(yōu)勢非常明顯。
      公司總投資超過28億元，分兩期建設(shè)，一期工程投資達14億元，目前注冊資本7.06億元。公司擁有大型數(shù)控裝備和現(xiàn)代化重型測試設(shè)備，并引進曼恩和瓦錫蘭專利技術(shù)，主要生產(chǎn)氣缸直徑600mm以上的船用大功率低速柴油機。
      2008年，公司已形成100萬馬力的柴油機年生產(chǎn)能力；2009年一期項目完工后，公司將形成170萬馬力的柴油機年生產(chǎn)能力；公司全面建成后將形成超過300萬馬力的柴油機年生產(chǎn)能力，必將成為中國船用低速柴油機制造領(lǐng)域的核心和中堅力量。截至目前，公司累計交付柴油機突破200萬馬力，并于2008年7月成功制造中國首臺世界最大缸徑柴油機CMD-MAN B&W 8K98MC。2008年，公司通過了上海市高新技術(shù)企業(yè)認定和ISO9001：2000質(zhì)量管理體系認證。
      2、南車資陽機車有限公司CSR ZiYang Locomotive Co., Ltd.(CSR)(F)公司簡介
      中國南車旗下的南車資陽機車有限公司始建于1966年，是由鐵道部興建并培育壯大的中國西部唯一的機車制造企業(yè)。公司是四川省重大裝備八大產(chǎn)品鏈重點企業(yè)，四川省“大集團、大企業(yè)”重點培育企業(yè)之一，在我國重大裝備制造自主創(chuàng)新和西部大開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。
      公司累計新造各型機車數(shù)量居國內(nèi)第二，出口到亞洲、非洲、美洲的16個國家，是土庫曼斯坦、越南最大的機車供應(yīng)商。公司生產(chǎn)的發(fā)動機應(yīng)用到機車、船舶、發(fā)電領(lǐng)域，是工程船舶成套設(shè)備和大功率燃氣機知名供應(yīng)商。公司生產(chǎn)的中速發(fā)動機曲軸國內(nèi)市場占有率達70%，出口到德國、日本、美國、韓國、印度、巴基斯坦等國家，是印度最大的機車曲軸供應(yīng)商。
      公司擁有先進的精密設(shè)備和檢測儀器，共有各類機械設(shè)備2400余臺套，通過優(yōu)化整合企業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，形成了以六軸電力機車、出口內(nèi)燃機車為代表的機車產(chǎn)業(yè)，以燃氣發(fā)動機、船用發(fā)動機為代表的發(fā)動機產(chǎn)業(yè)，以全斷面隧道掘進機、隧道快速施工機械為代表的重型裝備產(chǎn)業(yè)，以中速發(fā)動機全纖維鍛鋼曲軸、大型鍛鑄件為代表的優(yōu)勢零部件產(chǎn)業(yè)。
      公司通過了“中國國家實驗室”認可，是國家一級計量單位，通過了ISO9001質(zhì)量管理體系2000版、ISO14000環(huán)境管理體系和OHSMS18000職業(yè)健康安全管理體系認證。
      公司設(shè)立了國家級博士后科研工作站，大力實施“外引內(nèi)聯(lián)”的技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略，相繼引進美國EMD機車徑向轉(zhuǎn)向架制造技術(shù)、美國卡特彼勒公司36系列發(fā)動機制造技術(shù)、德國MAN公司27/
      38、32/40船用發(fā)動機制造技術(shù)、日本三菱公司30G燃氣發(fā)動機制造技術(shù)，企業(yè)核心競爭力不斷提升。公司與西南交通大學(xué)等大專院校、科研院所廣泛合作，努力成為我國知名的機車、發(fā)動機、全斷面隧道掘進機以及曲軸等關(guān)鍵零部件的高標準研發(fā)制造中心。
      秉持“誠信、敬業(yè)、創(chuàng)新、超越”企業(yè)精神的南車資陽機車有限公司，正攜手四海賓朋，致力于交通和動力裝備速度與力量的持續(xù)提升，向著更高的目標不斷邁進。
      3、大連船用柴油機有限公司Dalian Marine Diesel Works(T)公司簡介
      中國船舶重工股份有限公司大連船用柴油機有限公司（DMD），主要生產(chǎn)DMD-WARTSILA系列和DMD-MAN系列重型船舶主機，同時進行重大工藝裝備制造。以船舶動力領(lǐng)域優(yōu)秀專家組成的DMD造機團隊用最大的智慧和努力，以最先進的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)，為一艘艘巨輪裝備了主動力源，獻給用戶莫大喜悅。在“人人盡心盡力，達到顧客滿意”企業(yè)價值觀倡導(dǎo)下，憑著對用戶的真誠和二十多年積累的技術(shù)、經(jīng)驗，DMD造機水平始終保持與世界先進水平同步，并通過全球網(wǎng)絡(luò)迅速為用戶提供主機技術(shù)支持、零部件的更換和維修等優(yōu)質(zhì)服務(wù)，在國際上被船東譽為“可以滿足最高標準的工廠”。
      面向世界和未來的大連船用柴油機有限公司，以全球用戶滿意為己任，以高新技術(shù)為先導(dǎo)，不斷推進技術(shù)進步和創(chuàng)新，不斷推動改革與發(fā)展，竭誠為用戶制造精品主機，提供可靠動力。
      4、合肥熔安動力機械有限公司Hefei Rong An Power Machinery Co., Ltd.(T)（注意：該企業(yè)已被列入全國失信被執(zhí)行人名單中！詳情請百度）
      公司簡介
      合肥熔安動力機械有限公司是以船用柴油機為主要產(chǎn)品的大型裝備制造企業(yè)，公司 2007年 8月在合肥注冊成立，廠區(qū)位于安徽省合肥市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)派河以東，宿松路以西區(qū)域，占地面積856.46畝。一期船用低速柴油機項目總投資 45.969億人民幣，設(shè)計年生產(chǎn)能力500萬匹馬力，達產(chǎn)后實現(xiàn)產(chǎn)值將達100億元。該項目被列為安徽省 “861”項目，合肥市“121”重點項目，并于 2009年 3月 6日獲國家發(fā)改委核準，是國內(nèi)首家、目前也是唯一獲國家發(fā)改委核準生產(chǎn)船用低速柴油機的民營企業(yè)。
      公司先后與世界兩大柴油機設(shè)計制造企業(yè)W?RTSIL?公司和 MAN公司簽訂了生產(chǎn)許可證合同，生產(chǎn)缸徑為350-980mm的低速柴油機。公司生產(chǎn)的首臺出口巴西的RONGAN-W?RTSIL? 6RT-flex68D柴油機已于2009年10月22日成功提交。后續(xù)的W?RTSIL? 7RT-flex82T和5RT-flex58T-D、MAN 6S70MC MARK6等型號柴油機也將于2010年開始生產(chǎn)制造。
      按照投資集團戰(zhàn)略規(guī)劃，以熔安動力低速柴油機項目為起步，將在合肥經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建立熔安動力工業(yè)園，工業(yè)園將集合中、低速柴油機、螺旋槳、船舶軸系等配套八大產(chǎn)品，全面提供船舶動力系統(tǒng)的解決方案。
      公司秉持“建廠、育人、造機、效益”四同步的方針，堅持以客戶滿意、股東滿意、員工滿意、社區(qū)滿意為使命，倡導(dǎo)激情卓越的企業(yè)文化，堅持技術(shù)創(chuàng)新與機制創(chuàng)新相結(jié)合，重視人才的培養(yǎng)和引進，培育具有熔安特色的企業(yè)核心競爭力，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
      公司以快速發(fā)展為目標，立足中部崛起的戰(zhàn)略要地，依托合肥當?shù)氐母鞣N優(yōu)勢資源，抓住船舶配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇，努力打造成為世界一流的造機企業(yè)。
      5、河南柴油機重工有限責(zé)任公司Henan Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd.(F)公司簡介
      河南柴油機重工有限責(zé)任公司，前身是河南柴油機廠，始建于1958年5月，是我國“一五”期間156項重點項目之一,2007年6月成立河南柴油機重工有限責(zé)任公司，隸屬于中國船舶重工集團公司，是國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先的高速大功率柴油機專業(yè)制造廠。
      河柴重工位于河南省洛陽市澗西區(qū)，占地43.5萬平方米。50年來，河柴肩負“振興民族工業(yè)，服務(wù)國防建設(shè)”的企業(yè)使命，自覺踐行“一流產(chǎn)品，奉獻社會”的企業(yè)宗旨，為國防建設(shè)和國民經(jīng)濟作出了突出貢獻。近年來，牢牢堅持“以軍品上水平、以民品上總量”的指導(dǎo)思想和“以機為主、軍品優(yōu)先、船陸并舉、發(fā)展成套”經(jīng)營方針，逐步實現(xiàn)了由引進技術(shù)國產(chǎn)化到再創(chuàng)新和自主研發(fā)的根本性轉(zhuǎn)變，形成了軍民通用、船陸通用、主輔并舉的兩大系列兩型機和成套裝置的產(chǎn)品框架。產(chǎn)品已從柴油機發(fā)展到氣體機，其用途也由過去單一艦船輔機到主輔機并舉、由單兵種到多兵種、由軍用到軍民通用、由單機到成套。隨著產(chǎn)品先進性、可靠性等優(yōu)勢的日益發(fā)揮，應(yīng)用領(lǐng)域和市場不斷拓寬。
      新時期，河柴描繪出催人奮進的的發(fā)展藍圖，確定了 ”新三步走，翻五番” 的目標，河柴正在朝著“國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先的中高速內(nèi)燃機（柴油機、氣體機）及電站動力成套裝置的研制生產(chǎn)基地”的目標奮勇前進。
      6、滬東重機有限公司Hudong Heavy Machinery Co.Ltd.(T, F)公司簡介
      滬東重機有限公司成立于2007年12月7日，系中國船舶工業(yè)股份有限公司（簡稱中國船舶）的全資子公司，注冊資本24億元。
      公司的前身為1998年5月組建上市的滬東重機股份有限公司。2007年7月31日，滬東重機股份有限公司收購?fù)飧邩蛟齑邢薰镜荣Y產(chǎn)后，更名為“中國船舶工業(yè)股份有限公司”。2007年10月28日，“中國船舶”同意將原滬東重機股份有限公司柴油機部分的業(yè)務(wù)和資產(chǎn)出資設(shè)立滬東重機有限公司。
      公司占地面積約 15萬平方米,員工 1300余名，柴油機年生產(chǎn)能力達200萬馬力。經(jīng)過上市公司的洗禮，公司逐步建立、完善了現(xiàn)代企業(yè)管理制度，管理更加規(guī)范，運轉(zhuǎn)效率日益提高，生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟效益提升迅速。
      公司主導(dǎo)產(chǎn)品為MAN-B&W、WARTSILA系列船用中、低速大功率柴油機、法國熱機協(xié)會和自主研制的E390系列柴油機，以及柴油機備配件、大型鑄鍛件等，同時擁有陸用電站、地鐵盾構(gòu)、冶金設(shè)備等工程機械成套設(shè)備的制造、安裝和維修能力。
      公司具有較強的研發(fā)能力，是上海市高新技術(shù)企業(yè)和國家級技術(shù)中心（分中心）。
      公司非常重視品質(zhì),環(huán)境,健康,安全系統(tǒng)的管理，已通過 IS0 9001質(zhì)量管理體系認證、ISO 14001環(huán)境管理體系認證、OHSAS 18001 職業(yè)健康安全管理體系認證。
      7、江蘇安泰動力機械有限公司 Jiangsu Antai Power Machinery Co., Ltd.(T)
      江蘇安泰動力機械有限公司（原無錫柴油機廠大馬力分廠）座落于美麗的長江之畔靖江新港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，占地面積28萬平方米（一期），擁有員工800多人，其中，中高級技術(shù)人員140多名，中高級技師120多名，下設(shè)內(nèi)燃機研究開發(fā)部、低速機加工車間、總裝試車車間、中速機加工車間、總裝試車車間、中件加工車間等十多個職能機構(gòu)和生產(chǎn)車間。年生產(chǎn)力可達MAN低速機400萬馬力，國產(chǎn)及MAN中速機200萬馬力以及1000-5000kw重油發(fā)電機組150臺，是目前國內(nèi)最大的民營船用柴油機生產(chǎn)企業(yè)。
      公司目前的主打產(chǎn)品為從德國MAN公司引進許可證生產(chǎn)的S35-S70系列船用低速柴油機，該系列產(chǎn)品為當今世界上最先進的大型柴油機，功率從3700-26000kw、轉(zhuǎn)速從77-178rpm不等，適合于2萬-18萬噸的各類遠洋船舶推進主機。同時引進的還有MAN系列L16-L32中速柴油機，其匹配的船用發(fā)電機組功率在900-5500kw，大量的作為船用輔機使用。此外，公司與國內(nèi)相關(guān)科研機構(gòu)共同開發(fā)研制的G300、X320系列中速柴油機，均具有國際九十年代先進水平，功率從1000-6000kw不等，廣泛應(yīng)用于中型船舶的推進主機，各類工程船、化學(xué)船的工作動力以及中、小型自備電廠、調(diào)峰電廠的重油發(fā)電機組。
      作為一家有著60年柴油機的生產(chǎn)歷史的老企業(yè)，安泰公司始終把產(chǎn)品質(zhì)量放在首位，建立了一套科學(xué)，嚴謹?shù)馁|(zhì)量保證體系，早在1996年就一次性通過了ISO9001質(zhì)量體系認證，并先后獲得了CSS、BV、GL等各大船級社的認可。除此之外，公司利用自身的技術(shù)優(yōu)勢，進行技術(shù)創(chuàng)新，不斷的改進和完善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品檔次。同時，利用遍布各地的服務(wù)網(wǎng)點，依托MAN公司成熟的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為用戶進行了及時周到的全方位服務(wù)，深獲用戶好評。目前，公司的產(chǎn)品已遍及全國各地，并遠銷亞非拉等發(fā)展中國家，部分產(chǎn)品還成為國防重點工程以及援外項目的首選。
      8、江蘇國泰船用柴油機制造有限公司Jiangsu Guotai Marine Diesel Manufacture Co., Ltd.(F)
      江蘇國泰船用柴油機制造有限公司位于江蘇省泰州市靖江市靖江市新港園區(qū)新木村六助港口向北300米,交通便利，屬于外資企業(yè)，主要從事：中、低速船用柴油機配件制造。
      9、濟南柴油機股份有限公司 CNPC Jichai Power Equipment Company(F)
      （簡稱濟柴）是中國石油天然氣集團公司控股的國有股份制企業(yè)，1996年在深圳證券交易所上市，簡稱“石油濟柴”，股票代碼000617。
      濟柴位于山東濟南經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，資產(chǎn)總額323306萬元，在職員工1862人。濟柴的核心業(yè)務(wù)是中大功率內(nèi)燃機研發(fā)制造，目前擁有可應(yīng)用于多領(lǐng)域、適用于多燃料的陸用機、船用機、氣體機三大系列產(chǎn)品集群，功率覆蓋150-2400kW。年產(chǎn)內(nèi)燃機及配套機組5000臺以上。
      濟柴經(jīng)過十余年的跨越式發(fā)展，現(xiàn)已成為世界主流石油鉆井動力制造商，中國最大的非道路用中高速中大功率內(nèi)燃機研發(fā)制造企業(yè)，國家重要場合和重點項目動力發(fā)電設(shè)備的主要供應(yīng)商，以及中國海軍裝備定型產(chǎn)品的指定供應(yīng)商。
      濟柴通過了國家4A級標準化良好行為企業(yè)審核和質(zhì)量、健康安全、環(huán)境管理體系和HSE管理體系認證，被中國質(zhì)量協(xié)會評為質(zhì)量信譽3A級企業(yè)。獲得國家質(zhì)量管理獎、全國用戶滿意企業(yè)、國家一級計量單位等榮譽稱號。
      濟柴擁有27項國家及行業(yè)標準制定權(quán)，全國燃氣發(fā)電設(shè)備標準化技術(shù)委員會，全國內(nèi)燃機標準化技術(shù)委員會燃氣發(fā)動機工作組，全國石油鉆采設(shè)備和工具標準化技術(shù)委員會鉆采動力標準化工作部均設(shè)在濟柴。
      濟柴發(fā)動機產(chǎn)品曾榮獲國家唯一的大功率內(nèi)燃機金質(zhì)獎，氣體機獲中國氣體發(fā)動機行業(yè)最具影響力品牌，船用柴油機連年被評為中國漁船行業(yè)名牌產(chǎn)品。濟柴產(chǎn)品還分別通過了歐盟SGS、法國和俄羅斯海洋船級社等國際認證。
      產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油鉆探、船用動力、可燃氣體利用、電站、機車、軍用等領(lǐng)域。濟柴產(chǎn)品裝備了中國90%以上的石油鉆井隊，并應(yīng)用于西氣東輸、青藏鐵路建設(shè)、大型煤礦、海洋鉆井平臺、尼日爾等國外大型電站等重點項目，還為國家黨政機關(guān)、海軍潛艇基地、航天基地、通訊領(lǐng)域等重要場合提供了常備及應(yīng)急發(fā)電設(shè)備。濟柴產(chǎn)品遍布全國油氣田和32個省、自治區(qū)、直轄市及港澳臺地區(qū),出口到世界50多個國家和地區(qū)。
      10、陜西柴油機重工有限公司Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd.(F)公司簡介
      陜西柴油機廠（SXD）是中國船舶重工集團公司（CSIC）所屬的國內(nèi)規(guī)模最大的中、高速大功率船用柴油機專業(yè)制造廠和柴油發(fā)電機組成套廠。是我國“一五”期間投資興建的156項重點工程之一，屬國家機械工業(yè)665個骨干企業(yè)之一。工廠地處西安郊外，距西安咸陽國際機場40公里，工廠鐵路專線與隴海線相接。工廠占地面積113萬平方米，擁有固定資產(chǎn)3.98億人民幣?，F(xiàn)有職工5700余人，其中中級職稱400余人，高級職稱130多人。
      主要生產(chǎn)MAN機、大發(fā)及MTU機及法國熱機協(xié)會機。
      工廠已建立了完善的質(zhì)量保證體系機構(gòu)，設(shè)有質(zhì)量管理委員會，質(zhì)量管理長抓不懈。1984年獲得中國船檢局頒發(fā)的《工廠認可證書》，1986年獲《國家二級計量合格證》，1991年通過軍保體系驗收，1997年復(fù)檢合格，1998年通過ISO9001質(zhì)量體系認證。1999年5月通過了海軍第二方認定注冊。目前質(zhì)量體系運行有效，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。工廠1998年獲自營進出口權(quán)。
      11、上海新中動力機廠Shanghai Qiyao Engine Company Limited(F, TC)
      公司簡介
      創(chuàng)建于1925年的上海新中動力機廠是中國船舶重工集團公司七一一所所屬生產(chǎn)中速柴油機和廢氣渦輪增壓器的專業(yè)工廠。工廠現(xiàn)有職工約800人，其中各項專業(yè)技術(shù)人員282名，占地面積93700平方米，各類設(shè)備799臺。擁有鑄造、焊接、冷作、扳金、熱處理、CNC加工，精密計量、三座標測試、裝配、試驗等適合于往復(fù)機械、回轉(zhuǎn)機械生產(chǎn)的整套工藝技術(shù)裝備。目前我廠主要產(chǎn)品有： 引進德國MAN B&W公司專利技術(shù)生產(chǎn)的L16/24系列柴油機； 引進德國MAN B&W公司專利技術(shù)生產(chǎn)的L21/31系列柴油機； 引進德國MAN B&W公司專利技術(shù)生產(chǎn)的L27/38系列柴油機； 自行研制并生產(chǎn)的新一代LA250Z重油柴油機、L250Z系列重油柴油機； 引進德國MAN B&W公司專利技術(shù)生產(chǎn)的L+V20/27系列柴油機，目 前是世界上唯一生產(chǎn)此系列柴油機的制造廠； 引進德國MAN B&W公司專利技術(shù)生產(chǎn)的NR系列徑流增壓器； 自行開發(fā)生產(chǎn)的CXZ系列軸流增壓器； 自行開發(fā)生產(chǎn)的生物質(zhì)氣發(fā)動機； 引進日本TANABE專利技術(shù)生產(chǎn)的空氣壓縮機和PWC系列水泵。工廠還具有較強的鑄造能力，以鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵為主的鑄件，其產(chǎn)品質(zhì)量達到美國、德國、日本的行業(yè)標準，產(chǎn)品遠銷國內(nèi)外；與深圳瑪西普醫(yī)學(xué)科
      技發(fā)展有限公司合作生產(chǎn)了目前世界上最新一代伽瑪?shù)吨委熢O(shè)備（主機加工）；以及其它非船舶產(chǎn)品。工廠生產(chǎn)的中速柴油機先后為秦山核電站、上海人民廣播電臺堤橋發(fā)射臺、北京總參通訊部、國家氣象局、葛洲壩水電站、遠望一號衛(wèi)星發(fā)射觀察船舶等提供了應(yīng)急發(fā)電機組和移動應(yīng)急電站。產(chǎn)品質(zhì)量體系通過了中國新時代質(zhì)量認證中心的審核，并取得IS9001質(zhì)量證書，同時得到世界各主要船級社的認可，屢獲國家、上海市、船舶行業(yè)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品獎。工廠還曾從瑞士ABB公司引進專有技術(shù)生產(chǎn)了VTR、VTC系列廢氣渦輪增壓器。今后工廠將建成具有現(xiàn)代化企業(yè)制度的有限責(zé)任公司，加大科技開發(fā)力度，達到年產(chǎn)200臺中速柴油機的生產(chǎn)能力。上海新中動力機廠愿以良好的信譽，竭誠與國內(nèi)外朋友在技術(shù)、貿(mào)易合作、來料加工、合作生產(chǎn)和合資經(jīng)營等方面攜手共進、大展宏圖。
      12、STX(Dalian)Engine Co., Ltd.(T)
      13、STX Heavy Industry Fushun Co., Ltd.(F)
      14、濰柴重機股份有限公司W(wǎng)eichai Heavy Machinery Co., Ltd.(F)公司簡介
      濰柴重機股份有限公司（以下簡稱濰柴重機，SZ000880，原山東巨力股份有限公司）于１９９８年在深圳證券交易所上市。但由于行業(yè)競爭激烈和管理不善，２０００年以后，公司經(jīng)營業(yè)績呈逐年下滑之勢，并自2003年起陷入連年虧損的境地，面臨退市的危險。
      為維護廣大股東利益和公司的社會形象，2006年，根據(jù)山東省汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃和國有企業(yè)重組改制的精神，在濰柴重機原有資產(chǎn)、負債置出后，濰坊柴油機廠以其所屬的中速柴油機和發(fā)電設(shè)備制造等優(yōu)良的經(jīng)營性資產(chǎn)，置入濰柴重機，成為本公司的控股股東。更為重要的是，迅速扭轉(zhuǎn)了企業(yè)連年虧損的局面，實現(xiàn)了公司經(jīng)營范圍和戰(zhàn)略方向的重大轉(zhuǎn)變，為保證公司盡快擺脫困境、實現(xiàn)持續(xù)快速健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
      實現(xiàn)資產(chǎn)置換后的濰柴重機，主要生產(chǎn)6160系列、6170系列、8170系列、CW200系列中速柴油機和15KW到1250KW的柴油發(fā)電機組。目前，中速柴油機功率覆蓋164-1800千瓦，其中，6160A型中速柴油機獲得國家質(zhì)量銀質(zhì)獎，社會保有量達到10萬臺以上；CW200發(fā)動機由公司設(shè)立于重慶江津的分公司生產(chǎn)，為引進M A N公司全套技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的新一代產(chǎn)品，具有可靠性高、經(jīng)濟性好、便于維修等優(yōu)點。公司生產(chǎn)的柴油發(fā)電機組2004年通過了國家通信專用發(fā)電機組認證，2005年通過了國家內(nèi)燃機發(fā)電機組質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的高原認證和德國萊茵中心的CE認證，主要包括陸用發(fā)電機組及船用發(fā)電機組，可廣泛應(yīng)用于通信、鐵路、高速公路、廣播電視系統(tǒng)、機場地面電源、防空設(shè)施、銀行、高層樓宇、賓館、醫(yī)院、消防等重要部門及各類船舶作為不間斷電源和備用、常用及應(yīng)急電源。
      公司建有遍布全國的營銷網(wǎng)絡(luò)和維修服務(wù)、配件供應(yīng)中心，經(jīng)過多年的不懈努力，形成了強大的品牌美譽度和用戶忠誠度。中速柴油機占有國內(nèi)船舶動力市場80%的市場份額，是中國最普及和成熟的船用柴油機產(chǎn)品，并大批量出口越南、印尼、菲律濱等國，在當?shù)叵碛袠O高的品牌聲譽；柴油發(fā)電設(shè)備占據(jù)國內(nèi)市場的半壁江山，是中國最大的柴油發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)商。
      公司導(dǎo)入5S管理方法，強抓精益生產(chǎn)工作，不斷提升現(xiàn)場管理水平，實現(xiàn)生產(chǎn)組織的全過程控制。1996年取得ISO9001質(zhì)量管理體系證書，2004年獲得英國標準協(xié)會BSI頒布的ISO/TS16949：2002體系認證證書，以高技術(shù)、高性能、高質(zhì)量和一流的服務(wù)飲譽國內(nèi)外。
      公司將以做強做大民族動力為己任，加快引進適應(yīng)中國船舶動力和發(fā)電設(shè)備市場的新產(chǎn)品，努力加快技術(shù)自主創(chuàng)新，進一步提升企業(yè)的競爭力，拓展國內(nèi)外市場，保持持續(xù)健康發(fā)展，繼續(xù)穩(wěn)居中國中速機和柴油發(fā)電設(shè)備領(lǐng)先地位，躋身世界強者之林。
      http://004km.cn/
      17、洋普重機Zhejiang YungPu Heavy Machinery Co., Ltd.(T)公司簡介
      洋普重機創(chuàng)立于2008年,總投資20億,工廠占地面積1200畝,廠房建造面積46萬m2,分二期進行,第一期于2008年1月開始于2009年8月結(jié)束,年產(chǎn)缸徑500以下低速柴油機120臺，總功率為100萬馬力。第二期于2009年8月開始，于2011年12月結(jié)束，年產(chǎn)缸徑500以下低速柴油機300臺，缸徑500以上為120臺，總功率500萬馬力。在此基礎(chǔ)上，不斷擴產(chǎn)，至2015年年產(chǎn)柴油機600臺，總功率向1000萬馬力的目標邁進，實現(xiàn)銷售額近200億。屆時，洋普重機將成為國內(nèi)最大的柴油機制造企業(yè)。
      洋普重機現(xiàn)正采用國際一流生產(chǎn)設(shè)備，運用現(xiàn)代化的管理手段，引進一流的國內(nèi)外柴油機專家為生產(chǎn)國際一流品質(zhì)而努力。
      公司的工廠設(shè)計采用物流全封閉運作系統(tǒng)，無紙化辦公系統(tǒng)，5S管理體系來實現(xiàn)現(xiàn)代化的管理模式。
      18、鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司ZHENJIANG CME CO., LTD.(T, F)
      公司簡介
      鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司是中國船舶工業(yè)集團公司直屬企業(yè)，是由鎮(zhèn)江船用柴油機廠等中船集團公司駐鎮(zhèn)企業(yè)按現(xiàn)代企業(yè)制度要求，經(jīng)過資產(chǎn)重組設(shè)立的有限責(zé)任公司。公司于2001年11月8日正式掛牌運營，注冊資本13332萬元，法定代表人孫偉。公司本部占地面積20.1萬平方米，現(xiàn)有員工900余人。
      公司經(jīng)營范圍：船用柴油機、增壓器、船用輔機、起重機械、船用螺旋槳、其它機械及其配件的制造、銷售；各種銅合金、鋅合金、鋁合金的制造、銷售；經(jīng)營本企業(yè)自產(chǎn)產(chǎn)品的出口業(yè)務(wù)和本企業(yè)所需的機械設(shè)備、零配件、原輔材料的進口業(yè)務(wù)。
      公司先后與日本日立造船株式會社、芬蘭瓦錫蘭推進裝置聯(lián)合有限公司、香港榮廣發(fā)展有限公司等投資興建鎮(zhèn)江正茂日立造船機械有限公司、鎮(zhèn)江中船瓦錫蘭螺旋槳有限公司、鎮(zhèn)江中船現(xiàn)代發(fā)電設(shè)備有限公司，分別擁有50%、45%、和48%的股權(quán)；與南京綠洲機器廠合資組建了南京中船綠洲機器有限公司，持股比例14%；同時，受中船集團公司委托，代行中船集團公司對正茂集團有限責(zé)任公司的股東權(quán)。
      19、中基日造柴油機有限公司Zhongji Hitachi Zosen Diesel Engine Co., Ltd.(T)公司簡介
      中基日造柴油機有限公司是由大新華物流控股（集團）有限公司、日立造船株式會社、舟基（集團）有限公司共同投資的中外合資企業(yè)，于2009年2月正式注冊登記成立。公司位于舟山本島北部的舟山經(jīng)濟開發(fā)區(qū)新港工業(yè)基地，廠區(qū)總用地面積474.4畝，目前是浙江省唯一的船舶用低速柴油機制造企業(yè)。
      公司引進日立造船雄厚的制造技術(shù)和管理經(jīng)驗，以“員工企業(yè)同發(fā)展” 為核心價值觀，營造優(yōu)秀人才發(fā)展平臺，打造國內(nèi)一流柴油機制造企業(yè)。
      公司一期計劃年產(chǎn)柴油機達80臺，將形成150萬馬力的年生產(chǎn)能力。二期計劃將形成300萬馬力的年生產(chǎn)能力。已與德國曼恩公司（MAN Diesel A/S）簽訂MAN B&W主機專利許可生產(chǎn)協(xié)議，產(chǎn)品覆蓋350-980mm缸徑的MAN B&W全系列低速柴油機。
      公司以可靠的產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)，愿與國內(nèi)外客戶攜手合作，共謀發(fā)展。
      20、青島齊耀瓦錫蘭菱重麟山船用柴油機有限公司 Qingdao Qiyao Wartsila MHI Linshan Marine Diesel Co., Ltd.公司簡介
      青島齊耀瓦錫蘭菱重麟山船用柴油機有限公司（Qingdao Qiyao Wartsila MHI Linshan Marine Diesel Co., Ltd, 英文簡稱QMD），是由青島齊耀麟山動力發(fā)展有限公司(QQLPDC)與荷蘭熊貓新科股份有限公司（PSH）在2006年底共同出資注冊成立的中外合資企業(yè)。其中，QQLPDC是由中國船舶重工集團公司（CSIC）下屬的上海船用柴油機研究所（SMDERI）和宜昌船舶柴油機廠（YMD）共同成立，PSH是由世界著名的中低速柴油機制造公司芬蘭瓦錫蘭集團（W?rtsil?）和日本三菱重工（MHI）共同組建。
      公司位于青島海西灣造修船基地。青島海西灣造修船基地是國家中長期發(fā)展規(guī)劃環(huán)渤海灣造船基地建設(shè)的一個重要組成部分，位于膠洲灣西南端，北緯35-36度，是常年不凍不淤的深水良港，與海運重要港口青島前灣港相鄰，地理位置優(yōu)越，交通便利，氣候適宜。
      公司全套引進芬蘭W?rtsil?公司和日本MHI公司的產(chǎn)品設(shè)計、先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，擁有大型數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備和檢測裝置，主要制造、測試500mm～960mm缸徑的RT-flex和UEC系列二沖程低速柴油發(fā)動機，可為船東和船廠提供優(yōu)質(zhì)可靠的船用主柴油機選型。
      公司注冊資本4.8億元人民幣，總投資為12億元人民幣，公司于2007年10月開工建設(shè)，2008年四季度正式投產(chǎn)，2009年三月份生產(chǎn)的第一臺機7RT-flex60C已經(jīng)交付。公司分兩期建設(shè)，一期年生產(chǎn)能力為100萬馬力，二期年生產(chǎn)能力將擴至350萬馬力，以滿足日益增長的國內(nèi)和國際船用柴油機市場需求。
      21、廣州柴油機廠股份有限公司Guangzhou Diesel Engine Factory CO.,LTD公司簡介
      廣州柴油機廠股份有限公司是廣州機電集團（控股）有限公司的下屬公司。廣州柴油機廠股份有限公司創(chuàng)業(yè)于1911年，是中國柴油機制造業(yè)中歷史最悠久的企業(yè)之一。一直以來，廣州柴油機廠股份有限公司秉承雄厚的實力、可靠的質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、良好的信譽，逐步形成“廣柴品牌”，在全國500家最大機械工業(yè)企業(yè)中位居前列，被列為廣東省重點裝備企業(yè)之一。
      廣州柴油機廠股份有限公司現(xiàn)有職工1100人，是一支高素質(zhì)的管理干部、技術(shù)精湛的工程技術(shù)人員和技術(shù)工人隊伍，是企業(yè)賴以生存和持續(xù)發(fā)展的堅強后盾。廠區(qū)綠樹成蔭，環(huán)境優(yōu)美，占地面積16萬m2，廠房面積9萬m2，有綜合辦公樓，技術(shù)大樓以及鑄造車間，機械加工車間，總裝配車間等，具有“花園式企業(yè)”的美譽。
      廣州柴油機廠股份有限公司是中國華南地區(qū)最大的中速柴油機生產(chǎn)專業(yè)廠家，擁有鑄造、機加工、裝配、試驗等一系列工藝設(shè)備和手段。鑄造車間專業(yè)生產(chǎn)大中型球墨鑄鐵件，優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵件，具備年產(chǎn)8000多噸鑄件生產(chǎn)能力。機械加工車間擁有多臺高精度的大、中型臥式、立式及五面體等數(shù)控設(shè)備和加工中心，還有一批較先進的進口機械加工設(shè)備。裝配車間生產(chǎn)能力可達到年產(chǎn)柴油機30萬kW，試驗車間具有多個大功率柴油機試驗臺架，以及各種先進測試設(shè)備，對產(chǎn)品進行檢測。柴油機產(chǎn)品技術(shù)在國內(nèi)同行中處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)品銷售覆蓋全國各地，并出口到印尼、越南、柬埔寨、馬爾代夫、孟加拉等國家。
      廣州柴油機廠股份有限公司全面貫徹實施ISO9001質(zhì)量標準體系并通過認證，以“可靠、耐用、經(jīng)濟；確保同行同類企業(yè)領(lǐng)先地位”為宗旨，為客戶提供優(yōu)質(zhì)滿意的服務(wù)。
      產(chǎn)品范圍
      ·生產(chǎn)中速大功率船用柴油機及柴油發(fā)電機。
      ·現(xiàn)有300、320、230三個系列50多個品種，具有國際先進水平的大功率、節(jié)能、環(huán)保型的天然氣發(fā)動機正在開發(fā)中。
      ·現(xiàn)有產(chǎn)品功率覆蓋范圍從400馬力到3300馬力,正在開發(fā)的G32型柴油機最大功率超過5000馬力?！ぶ鳟a(chǎn)品320、230系列柴油機獲得國際海事組織（IMO）《柴油機國際防止空氣污染符合證明》，是環(huán)保型的發(fā)動機。
      22、珠海玉柴船舶動力股份有限公司 Zhuhai Yuchai Marine Power CO.,LTD公司介紹
      公司位于美麗的“百島之市”——珠海，由廣西玉柴機器集團有限公司投資，生產(chǎn)和銷售低速大功率船用柴油機。本項目總投資為25億元，一期投資10億元，形成年產(chǎn)120萬馬力船用發(fā)動機生產(chǎn)能力；二期累計投資15億人民幣，向大缸徑機型發(fā)展，累計形成產(chǎn)能300萬馬力/年，被列為廣東省“調(diào)結(jié)構(gòu)，促增長”重點項目之一。公司引進瓦錫蘭生產(chǎn)許可證，制造瓦錫蘭RT-flex35、RT-flex40、RT-flex48、RT-flex50全電控共軌船用低速柴油機，功率范圍為3475-13960kw。
      玉柴集團創(chuàng)建于1951年，坐落于素有“千年古州，嶺南都會”美稱的廣西玉林市?，F(xiàn)有員工17000人，總資產(chǎn)172億元。是中國最大的內(nèi)燃機生產(chǎn)基地、最大的中小型工程機械生產(chǎn)出口基地，柴油發(fā)動機單廠產(chǎn)銷規(guī)模居重中型商用車領(lǐng)域全球第一位，被譽為“中國綠色動力之都”。位列中國企業(yè)500強排行榜第265位，中國機械500強第21位，中國500最具價值品牌第111位，品牌價值71.19億元。
      第三篇：畢業(yè)設(shè)計(論文)柴油機連桿加工工藝設(shè)計說明書
      畢業(yè)設(shè)計（論文）柴油機連桿加工工藝設(shè)計說明書
      畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書
      專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機械051 姓名 下發(fā)日期 200-3-10 題目 12V180C柴油機加工工藝設(shè)計
      藝設(shè)計
      要 內(nèi) 容 及 要
      求 設(shè)計內(nèi)容首先仔細分析所要加工零件的結(jié)構(gòu)技術(shù)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)等內(nèi)容從而制定一套該零件的加工工藝規(guī)程認真分析該加工工藝規(guī)程的優(yōu)點進而繪制出各個主要工序的工序卡片設(shè)計主要工序的機床夾具分析計算定位誤差設(shè)計機床夾具的主要零件
      要求根據(jù)給定的12V180系列柴油機零件圖制定出符合加工技術(shù)要求的加工工藝工藝規(guī)程并對所制定的加工工藝規(guī)程進行可行性和優(yōu)化性比較從而制定出較好的加工工藝設(shè)計重要工序的工藝裝備要求的圖紙量折合為零號圖后不少于四張設(shè)計說明書不少于三萬字
      度
      主要技術(shù)參數(shù) 進 主
      專題
      12V180柴油機加工工及 完 成 日 期
      3月30日至4月10日2周 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求查閱資料完成外文翻譯工作
      4月13日至4月24日2周 繪制連桿零件圖熟悉連桿的結(jié)構(gòu)初步確定連桿的加工工藝過程
      4月27日至5月8日2周確定連桿機械加工工藝過程設(shè)計部分工序的工藝過程
      5月11日至5月22日2周了解機床夾具設(shè)計的基本原則繪制重要工序夾具簡圖
      5月25日至5月29日 1周 繪制重要工序的夾具圖 6月1日至6月12日2周 編寫設(shè)計說明書 6月15日至6月21日1周 修改整理資料打印資料 6月22日至6月23日2天 答辯
      任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期
      導(dǎo) 教 師 評 語
      教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主
      指
      指導(dǎo)教師 年 月 日   指 定 論 文 評 閱 人 評 語
      評閱人
      年 月 日
      定 成
      績 指導(dǎo)教師給定 成績 30 評閱人給定 成績 30 答辯成績 40 總 評 答辯委員會主席 簽字
      答 辯 委 員 會 評 語 評
      連桿機構(gòu)中兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運動和力的桿件例如在往復(fù)活塞式動力機械和壓縮機中用連桿來連接活塞與曲柄連桿多為鋼件其主體部分的截面多為圓形或工字形兩端有孔孔內(nèi)裝有青銅襯套或滾針軸承供裝入軸銷而構(gòu)成鉸接連桿是汽車發(fā)動機中的重要零件它連接著活塞和曲軸其作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率連桿在工作中除承受燃燒室燃氣產(chǎn)生的壓力外還要承受縱向和橫向的慣性力因此連桿在一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作它既受交變的拉壓應(yīng)力又受彎曲應(yīng)力連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應(yīng)力區(qū)域連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能又要求具有足夠的鋼性和韌性連桿是柴油機的主要傳動件之一本文主要論述了連桿的加工工藝及其部分工序夾具設(shè)計確定加工的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型確定的毛坯材料及尺寸確定毛坯加工余量設(shè)計加工工藝確定部分重要工序所用的工藝裝備和設(shè)備計算部分重要工序的切削用量和基本時間設(shè)計重要工序所用的夾具連桿的尺寸精度形狀精度以及位置精度的要求都很高而連桿的工作環(huán)境惡劣剛性比較差容易產(chǎn)生變形因此在安排工藝過程時就需要把各主要表面的粗精加工工序分開逐步減少加工余量切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用并修正加工后的變形才能最后達到零件的技術(shù)要求
      關(guān)鍵詞 連桿變形加工工藝夾具設(shè)計Abstract  At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod The precision of size the precision of profile and the precision of position of the connecting rod is demanded highly  and the rigidity of the connecting rod is not enough easy to deform so arranging the craft course need to separate the each main and superficial thick finish machining process Reduce the function of processing the surplus cutting force and internal stress progressively revise the deformation after processing can reach the specification requirement for the part finally Keyword Connecting rod  Deformination Working environment Processing technology Design of clamping device 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第1章 緒論 1 11機車柴油機簡介 1 com 柴油機概述 com油機簡介 2 12連桿簡介及連桿加工工藝分析 4 com作用 4 com械加工工藝技術(shù)關(guān)鍵分析 4 com要研究內(nèi)容 第2章 連桿加工工藝規(guī)程 21機械加工工藝規(guī)程簡介 6 com工工藝規(guī)程的作用 6 com工工藝規(guī)程的制定程序 6 22計算產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型 6 23審查零件圖樣工藝性 24選擇毛坯 7 25工藝過程設(shè)計 8 com準的選擇 8 com段的劃分與工序順序的安排 10 com藝路線 11 26 確定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算連桿機械加工余量的方法 13 com 設(shè)計毛坯圖 27 部分重要工序設(shè)計 15 com分重要工序介紹 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本時間 17 第3章 夾具設(shè)計 28 31機床夾具的分類基本組成及功能 28 31 1機床夾具的分類 28 com具的基本組成 28 com用夾具的主要功能 28 com用夾具設(shè)計的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油機連桿銑剖分面夾具設(shè)計 com指出 29 com 夾具設(shè)計 30 33 12V180C系列柴油機連桿鏜大小頭孔夾具設(shè)計29
      com 問題的指出 com 夾具設(shè)計 32 結(jié)論 34 參考文獻 35 致謝 36 附件1 37 附件2 62
      第1章 緒論 11機車柴油機簡介 com 柴油機概述
      柴油機是一種動力機械它以柴油為燃料將柴油燃燒而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機械能柴油機廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)交通運輸國防及人民日常生活中柴油機的型式很多一般可按下述幾種方式分類
      ①按工作方式二沖程四沖程 ②按汽缸數(shù)單缸多缸
      ③按汽缸直徑95105135 mm 等
      柴油的特點是自燃溫度低所以柴油發(fā)動機無需要火花塞之類的點火裝置它采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度使空氣溫度超過柴油的自燃測試這時再噴入柴油柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒從性能上說國內(nèi)傳統(tǒng)柴油機一直給人以體積笨重振動噪聲大以及排放污染嚴重的印象因此國產(chǎn)轎車基本都采用汽油發(fā)動機然而近年來國外知名車商開始將一些最新的柴油機技術(shù)引入到中國大大改善了國人對柴油機的偏見譬如一汽大眾剛剛推出寶來TDI柴油發(fā)動機其環(huán)保性動力性以及平順性都不遜于汽油機同時又具有柴油機特有的巨大扭力和超低油耗市場前景十分看好
      2柴油機結(jié)構(gòu)及工作原理
      結(jié)構(gòu)柴油機由燃燒室組件動力傳遞組件機體和主軸承配氣機構(gòu)燃油系統(tǒng)和調(diào)速器潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)構(gòu)成
      工作原理柴油機工作時一般分為吸氣壓縮爆發(fā)排氣等步驟開始時活塞從上止點下行到下止點將新鮮空氣吸入氣缸然后從下止點上行到上止點將吸入的氣體壓縮使其壓力及溫度升高當接近上止點時氣體溫度已超過柴油燃點此時由噴油嘴將柴油噴入迅速燃燒高溫高壓燃氣推動活塞下行做功之后活塞再次從下止點上行將廢氣排出氣缸完成一個循環(huán)活塞往復(fù)不停地工作帶動連桿使曲軸轉(zhuǎn)動就從曲軸上把動能傳輸出來1機車柴油機概述
      機車柴油機locomotive diesel engine是指用于內(nèi)燃機車內(nèi)燃車組或內(nèi)燃動車的柴油機機車柴油機具有高功率強化柴油機的典型特征一般為四沖程V型機以12缸16缸最為普遍也有直列式6810缸的柴油機的寬度和高度受鐵路機車車輛限界標準的限制機車的允許軸重對柴油機重量也有一定的限制現(xiàn)代機車柴油機不斷提高增壓度見內(nèi)燃機增壓同時加大氣缸排量大功率柴油機的單機功率已達5000千瓦平均有效壓力為13～20兆帕燃料消耗率為200～225克千瓦2時柴油機的附件如冷卻水散熱器風(fēng)扇和空氣濾清器等均布置在機車廂內(nèi)機油濾清器機油換熱器一般也布置在機車廂內(nèi)柴油機幾乎都采用電起動方式只有個別的采用空氣起動調(diào)速系統(tǒng)大多采用液壓全速調(diào)速器并裝有超速停機油壓保護和超溫卸載等自動安全保護裝置
      2對機車柴油機的性能要求
      機車在鐵路上運行時線路狀況不時變化又需要按計劃時間運行因而要求機車柴油機的轉(zhuǎn)速和功率在相當寬的范圍內(nèi)變化從運行工況的時間比例來看部分負荷約占50％空轉(zhuǎn)占40％左右而標定工況的使用時間很少鐵路分布地區(qū)廣泛列車運行時的自然環(huán)境條件也在改變這就要求柴油機具有廣泛的適應(yīng)能力
      對機車柴油機的性能要求是不僅在標定工況下而且更重要的是在部分負荷和空轉(zhuǎn)時燃油和機油的消耗量小經(jīng)濟性應(yīng)與機車牽引特性相適應(yīng)有一個經(jīng)濟性最好的最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速性能指標隨環(huán)境條件的變化小噪聲低排氣煙塵和有害成分少冷機或熱機均能連續(xù)可靠起動一般在5℃氣溫時起動時間不超過10秒
      2機車柴油機在中國的發(fā)展歷程
      柴油機發(fā)明后屢經(jīng)研究試圖將柴油機用于鐵路牽引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75馬力 柴油機為動力的第一臺電力傳動內(nèi)燃動車但在1950年以前鐵路車輛的牽引動力主要仍是蒸汽機車50年代內(nèi)燃機車因有較好的能源利用率可以改善列車牽引經(jīng)濟性而獲得了廣泛的應(yīng)用并逐步取代了蒸汽機車到80年代初世界上內(nèi)燃機車已占機車總數(shù)的23 中國于1958年自行制造內(nèi)燃機車 長辛店機車車輛廠制成了國產(chǎn)第一臺內(nèi)燃機車---建設(shè)型直流電力傳動調(diào)車內(nèi)燃機車機車裝有2臺B2-300型柴油機總裝車功率為23300馬力最高速度80kmh該機車基本上是按從匈牙利進口的ND1型內(nèi)燃機車仿造試制的
      1969年1970年和1977年四方廠戚墅堰廠和資陽內(nèi)燃機車廠以下簡稱資陽廠先后制造了6臺4500馬力等級的東方紅4型貨運液力傳動內(nèi)燃機車機車裝用2臺16V200ZL型柴油機最高速度100kmh 1970年四方廠開始生產(chǎn)援助坦-贊鐵路和越南等國的裝用12V180ZJ型柴油機的1000馬力的DFH1345型和2000馬力的DFH2型液力傳動內(nèi)燃機車總數(shù)達163臺這是最早走出國門的國產(chǎn)內(nèi)燃機車本文所研究就是12V180ZJ型柴油機氣缸蓋的加工工藝過程
      1999年8月戚墅堰廠和浦鎮(zhèn)車輛廠合作制成了M9T雙M編組的新曙光號電力傳動雙層內(nèi)燃車組媒介動力車機車裝用1臺12V280ZJ型柴油機車組總功率為233750馬力席位1140個最高速度180kmh試驗時達到1904kmh其他工廠的內(nèi)燃動車也正在試制開發(fā)當中 內(nèi)燃動車組的發(fā)展不僅提高了鐵路在國內(nèi)運輸市場的競爭能力還提高了在國際市場上的競爭能力也為21世紀初葉我國鐵路客運提供了新的運輸工具
      3機車柴油機發(fā)展方向
      機車柴油機發(fā)展重點是在機車車輛限界和機車軸重允許的條件下不斷提高功率一個重要的趨勢是采用低壓縮比與二級增壓相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延長柴油機壽命提高經(jīng)濟性特別是改善部分負荷過渡工況和空轉(zhuǎn)時的經(jīng)濟性應(yīng)用電子技術(shù)實現(xiàn)運行工況優(yōu)化和故障自動監(jiān)控降低噪聲和減少排氣中的有害成分防止污染改善機車用柴油機增壓器的跟隨性等
      內(nèi)燃機車可靠性與可維修性設(shè)計也是國外大功率內(nèi)燃機車的一個發(fā)展方向經(jīng)驗表明大功率交流傳動內(nèi)燃機車無故障運行能力要比傳統(tǒng)的直流傳動內(nèi)燃機車大４０％左右可靠性提高除通過結(jié)構(gòu)方面的改進外一個顯著的特點是叫可靠性技術(shù)的應(yīng)用提高內(nèi)燃機車可靠性問題不只是通過對薄弱零件改進來解決而且要將可靠性技術(shù)貫穿于內(nèi)燃機車設(shè)計試驗制造使用維修和管理等各個環(huán)節(jié)中形成一個系統(tǒng)工程在設(shè)計中除采用概率統(tǒng)計方法把影響應(yīng)力和強度的各因素視為隨機變量運用可靠性理論保證所設(shè)計的零部件具有規(guī)定的可靠度外還要進行可靠性規(guī)劃與設(shè)計主要包括建立可靠性模型將系統(tǒng)可靠性指標分配給各級組成部分進行可靠性分配根據(jù)設(shè)計方案進行可靠性預(yù)測按照設(shè)計方案進行故障模式影響及危害性分析ＦＭＥＣＡ及故障樹分析ＦＴＡ等找出影響可靠性安全性的關(guān)鍵部件及薄弱環(huán)節(jié)國產(chǎn)第４代內(nèi)燃機車應(yīng)具有可靠性維修性及模塊化設(shè)計
      圖1-1活塞連桿組
      連桿是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運動的中間構(gòu)件
      連桿由連桿小頭桿身連桿大頭三部分組成連桿小頭承受著活塞組產(chǎn)生的往復(fù)慣性力桿身承受著氣缸內(nèi)燃機氣壓力所產(chǎn)生的壓應(yīng)力以及往復(fù)慣性力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由制造誤差產(chǎn)生的桿身斷面偏移也會在桿身上形成附加彎曲應(yīng)力連桿大頭承受著往復(fù)慣性力和不包括連桿蓋在內(nèi)的連桿離心慣性力
      對連桿的基本要求是
      1連桿小頭應(yīng)具有足夠的強度和剛度并使連桿小頭軸承比壓控制在合理范圍內(nèi)
      2桿身應(yīng)具有足夠的疲勞強度盡可能小的質(zhì)量良好的鍛造工藝性  3連桿大頭應(yīng)具有足夠的剛度以減小運轉(zhuǎn)時的變形防止軸承熱熔接連焊軸承應(yīng)具有足夠的承載面積
      4連桿螺栓應(yīng)具有足夠的疲勞強度和一定的超轉(zhuǎn)速工作能力
      本論文主要研究大內(nèi)容主要有 確定加工的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型
      確定的毛坯材料及尺寸確定毛坯加工余量 設(shè)計加工工藝
      確定部分重要工序所用的工藝裝備和設(shè)備 計算部分重要工序的切削用量和基本時間 設(shè)計重要工序所用的夾具 第2章 連桿加工工藝規(guī)程 21機械加工工藝規(guī)程簡介 com工工藝規(guī)程的作用
      1機械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術(shù)文件機械加工工藝規(guī)程是車間中一切從事生產(chǎn)的人員都要嚴格認真貫徹執(zhí)行的工藝技術(shù)文件按照它組織生產(chǎn)就能做到個工序科學(xué)的銜接實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗
      2機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備和計劃調(diào)度的主要依據(jù)有了機械加工工藝規(guī)程在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進行一系列的準備工作如原材料和毛坯的供應(yīng)機床的調(diào)整專用工藝裝備如專用夾具刀具和量具的設(shè)計制造生產(chǎn)作業(yè)計劃的編排勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等有了機械加工工藝規(guī)程就可以制所生產(chǎn)產(chǎn)品的進度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃使生產(chǎn)均衡順利的進行
      3機械加工工藝規(guī)程是新建或擴建工廠車間的基本技術(shù)文件在新建或擴建工廠車間時只有根據(jù)機械加工工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)才能準確確定生產(chǎn)所需機床的種類和數(shù)量工廠和車間的面積機床的平面布置生產(chǎn)工人的工種等級數(shù)量以及個輔助部門的安排等
      制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料主要是產(chǎn)品圖樣生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)類型現(xiàn)場加工設(shè)備及生產(chǎn)條件等設(shè)計機械加工工藝規(guī)程的程序一般為
      1分析加工零件的工藝性主要包括審查零件結(jié)構(gòu)的工藝性及了解零件的各項技術(shù)要求分析產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖熟悉該產(chǎn)品的用途性能及工作條件明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和作用等
      2熟悉和確定毛坯 3擬定加工工藝路線 4工序設(shè)計 5 編制工藝文件
      180C柴油機的該產(chǎn)品年產(chǎn)量為150臺設(shè)其備品率為10機械加工廢品率為1現(xiàn)制定該活塞的機械加工工藝規(guī)程
      N Qn 1αβ  150 1101  166件年
      連桿的年產(chǎn)量為166件現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機械根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表11-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系可確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)
      零件圖樣的視圖正確完整尺寸公差及技術(shù)要求齊全 24選擇毛坯
      連桿在工作中承受多向交變載荷的作用要求具有很高的強度因此連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼如45鋼55鋼40Cr40CrMnB等近年來也有采用球墨鑄鐵的粉末冶金零件的尺寸精度高材料損耗少成本低隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用使粉末冶金件的密度和強度大為提高因此采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法
      連桿毛坯制造方法的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)類型材料的工藝性可塑性可鍛性及零件對材料的組織性能要求零件的形狀及其外形尺寸毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)連桿多用模鍛制造毛坯連桿模鍛形式有兩種一種是體和蓋分開鍛造另一種是將體和蓋鍛成體整體鍛造的毛坯需要在以后的機械加工過程中將其切開為保證切開后粗鏜孔余量的均勻最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形相對于分體鍛造而言整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切斷等問題但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少鍛造工時少模具少等優(yōu)點故用得越來越多成為連桿毛坯的一種主要形式總之毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低性能提高
      目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠采用了連桿輥鍛工藝圖1-2為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽毛壞產(chǎn)生塑性變形從而得到所需要的形狀用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件在表面質(zhì)量內(nèi)部金屬組織金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平并且設(shè)備簡單勞動條件好生產(chǎn)率較高便于實現(xiàn)機械化自動化適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形
      圖連桿輥鍛示意圖
      圖給出了連桿的鍛造工藝過程將棒料在爐中加熱至1140～1200C0先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖然后在鍛壓機上進行預(yù)鍛和終鍛再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理使之得到細致均勻的回火索氏體組織以改善性能減少毛坯內(nèi)應(yīng)力為了提高毛坯精度連桿的毛坯尚需進行熱校正
      連桿必須經(jīng)過外觀缺陷內(nèi)部探傷毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查方能進入機械加工生產(chǎn)線
      輥鍛制坯
      在連桿機械加工工藝過程中大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面這是由于端面的面積大定位比較穩(wěn)定用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來減少了定位誤差具體的辦法是如圖15所示在安裝工件時注意將成套編號標記的一面不
      圖連桿的定位方向
      與夾具的定位元件接觸在設(shè)計夾具時亦作相應(yīng)的考慮在精鏜小頭孔及精鏜小頭襯套孔時也用小頭孔及襯套孔作為基面這時將定位銷做成活動的稱假銷當連桿用小頭孔及襯套孔定位夾緊后再從小頭孔中抽出假銷進行加工 為了不斷改善基面的精度基面的加工與主要表面的加工要適當配合即在粗加工大小頭孔前粗磨端面在精鏜大小頭孔前精磨端面
      由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面所以這些表面的加工安排得比較早在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔擴孔和鉸孔這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證有時會影響到后續(xù)工序的加工精度
      在第一道工序中工件的各個表面都是毛坯表面定位和夾緊的條件都較差而加工余量和切削力都較大如果再遇上工件本身的剛性差則對加
      工精度會有很大影響因此第一道工序的定位和夾緊方法的選擇對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響連桿的加工就是如此在連桿加工工藝路線中在精加工主要表面開始前先粗銑兩個端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗銑就是關(guān)鍵工序在粗銑中工件如何定位呢一個方法是以毛坯端面定位在側(cè)面和端部夾緊粗銑一個端面后翻身以銑好的面定位銑另一個毛坯面但是由于毛坯面不平整連桿的剛性差定位夾緊時工件可能變形粗銑后端面似乎平整了一放松工件又恢復(fù)變形影響后續(xù)工序的定位精度另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小同時可以銑工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度較好的平面同時由于是以對稱面定位毛坯在加工后的外形偏差也比較小
      com段的劃分與工序順序的安排
      連桿的主要加工部位是大小頭端面大小頭孔次要加工部位是各種螺紋孔及倒角除機械加工外還有調(diào)質(zhì)處理劃螺紋孔線探傷等另外在機械加工過程后還安排了鉗工倒角去毛刺并對連桿進行噴丸處理為連桿的組裝做好準備
      加工階段的劃分 連桿機械加工工藝過程
      連桿的機械加工工藝過程大致可以分為加工基準面粗鉆銑大小頭平面及大小頭孔調(diào)質(zhì)處理半精鉆銑大小頭平面及大小頭孔分離連桿和連桿蓋精銑基準面并進行磨削鉆鉸锪各種孔精鉆銑大小頭平面及小頭孔和大頭軸瓦研磨重要孔的支撐面鉗工倒角去毛刺探傷后鉗工清洗組裝
      連桿的大小頭平面及大小頭孔的技術(shù)要求都很嚴格所以對于這些端面安排了粗銑半精銑精車銑對于180C柴油機連桿進行粗加工時以大小頭兩端面作為精基準所以先粗加工大小頭端面然后再加工其他各主要表面各種孔的加工集中在連桿與連桿蓋連接處所以將各種孔加工完之后再精銑大小頭端面以保證重要加工表面不被破壞或劃傷
      連桿蓋機械加工工藝過程
      連桿蓋的機械加工工藝過程大致可以分為半精銑對接面劃孔線車孔精銑對接面鉆鉸各孔磨螺釘面修正圓角鉗工組裝劃瓦槽銑瓦槽鉗工組裝
      對于連桿蓋進行粗加工時以連桿蓋一側(cè)的一端面作為粗基準然后以對接端面作為精基準加工其他的重要表面
      二工序安排
      在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度
      1連桿本身的剛度比較低在外力切削力夾緊力的作用下容易變形
      2連桿是模鍛件孔的加工余量大切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布
      因此在安排工藝進程時就要把各主要表面的粗精加工工序分開即把粗加工安排在前半精加工安排在中間精加工安排在后面這是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夾緊力必然大加工后容易產(chǎn)生變形粗精加工分開后粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正這樣逐步減少加工余量切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用逐步修正加工后的變形就能最后達到零件的技術(shù)條件
      各主要表面的工序安排如下 1兩端面粗銑精銑粗磨精磨
      2小頭孔鉆孔擴孔鉸孔精鏜壓入襯套后再精鏜 3大頭孔擴孔粗鏜半精鏜精鏜金剛鏜珩磨
      一些次要表面的加工則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面 制定工藝路線即工序設(shè)計其主要內(nèi)容包括機床與工藝裝備的選擇加工余量的確定工序尺寸的確定切削用量的確定時間定額的確定等在此先確定工藝路線再在后面詳細論述機床與工藝裝備的選擇加工余量的確定工序尺寸的確定切削用量的確定時間定額的確定等內(nèi)容
      制定柴油機加工工藝路線的出發(fā)點應(yīng)當是使其能夠合理保證氣缸蓋的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求在小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)下可以考慮廣泛采用技術(shù)水平較高的數(shù)控機床及加工中心并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率除此之外還應(yīng)當綜合考慮零件特點和技術(shù)要求工藝設(shè)備與裝備的具體使用條件及經(jīng)濟因素等可初步確定其加工工藝路線為
      制定180C柴油機連桿工藝路線的出發(fā)點應(yīng)當使連桿的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證在中批生產(chǎn)的生產(chǎn)條件下可以考慮采用通用夾具和部分專用夾具等并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率除此之外還應(yīng)當考慮經(jīng)濟因素以降低生產(chǎn)成本 因此經(jīng)過綜合考慮最終確定180C柴油機連桿加工工藝過程如下表2-1連桿蓋的加工工藝過程如下表2-2 表2-1 180C柴油機連桿加工工藝過程 序號 工序名稱 定位基準
      面
      面  銑一步大平面及小平面 大小頭平銑二步小頭平面
      大小頭平2 銑二步大平面 大小頭平面鉆小頭孔66
      大小頭平面  銑小頭孔至695上偏差01 大銑另一側(cè)面188±
      9小頭平面銑工藝面94±01 大小頭孔
      01 基面和一側(cè)面粗鏜大頭孔134 基面和一側(cè)面以及小頭孔  銑工字型副板
      銑落刀槽14兩側(cè) 基面和一側(cè)面精銑外形 基面和一側(cè)面精銑蓋頂面及螺釘面 鋸開  精銑一14 半精銑對接面鉆擴鉸各孔攻絲
      步大平面 基面和一側(cè)面精銑另一大平面及小平面 基面和一側(cè)面半精鏜大小孔 基面和銑R25R5818 精銑另一小頭平面 基面和一側(cè)面
      一側(cè)面以及大小頭孔  基面和一側(cè)面  銑兩面肋 基面和一側(cè)面  銑R75 基面和一側(cè)面  車1795下偏差-02車185  側(cè)面  24 車大端156165及148  25 磨兩平面 基面和一銑瓦槽 基
      3026 精鏜大小頭孔 基面和一側(cè)面以及大小頭孔  鉆2-6油孔
      面和一側(cè)面以及小頭孔  銑小孔倒角   銑7°斜
      配重
      鋼質(zhì)鍛模件的機械加工余量按JB3835-85確定根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)由《機械制造工藝簡明手冊》表22-25可查得除孔以外各內(nèi)外表面的加工余量孔的加工余量由《機械制造工藝簡明手冊》表22-24查得表中余量值為單面余量
      1鍛件質(zhì)量 根據(jù)零件成品質(zhì)量估算鍛件質(zhì)量為1352kg 2加工精度 零件表面均為精加工和磨削加工精度  3機械加工余量 用查表法確定機械加工余量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表3225 表3226 表3227平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 表面粗糙度
      125
      粗銑 IT12 69
      125
      精銑
      毛
      坯
      06 IT10 678 32  08  粗磨 03 IT8 672 16
      精磨 01 IT7 67  則連桿兩端面總的加工余量為
      A總
      A粗銑A精銑A粗磨A精磨2  150603012  mm 2連桿鑄造出來的總的厚度為H 67 72mm 一確定毛坯尺寸公差
      連桿的鍛件質(zhì)量1352kg形狀復(fù)雜系數(shù)S242CrMoA中合金元素含量大于30按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表22-11鍛件的材質(zhì)系數(shù)為M2采取平直分模線鍛件為精密精度等級則毛坯的公差可從《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表22-1422-17查得
      連桿毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同軸度誤差允許值為12mm殘留飛邊為12mm 毛坯圖表2-連桿鍛件尺寸公差mm 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 偏差
      Φ137  15  Φ134 1795  425
      188
      Φ77
       Φ66 70  1  72
       1  65
      com分重要工序介紹
      一連桿兩端面的加工
      采用粗銑精銑粗磨精磨四道工序并將精磨工序安排在精加工大小頭孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削這種方法的生產(chǎn)率較高精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削這種辦法的生產(chǎn)率低一些但精度較高
      連桿大小頭孔的加工
      連桿大小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序它的加工精度對連桿質(zhì)量有較大的影響
      小頭孔是定位基面在用作定位基面之前它經(jīng)過了鉆擴鉸三道工序鉆時以小頭孔外形定位這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小
      小頭孔在鉆擴鉸后在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜達到IT6級公差等級然后壓入襯套再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差
      大頭孔經(jīng)過擴粗鏜半精鏜精鏜金剛鏜和珩磨達到IT6級公差等級表面粗糙度Ra 為04μm大頭孔的加工方法是在銑開工序后將連桿與連桿體組合在一起然后進行精鏜大頭孔的工序這樣在銑開以后可能產(chǎn)生的變形可以在最后精鏜工序中得到修正以保證孔的形狀精度 連桿螺栓孔的加工
      連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆擴鉸工序加工時以大頭端面小頭孔及大頭一側(cè)面定位 為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)在擴和鉸兩個工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向從而達到所需要的技術(shù)要求
      粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法這樣銑夾具沒有活動部分能保證承受較大的銑削力精銑時為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直使用兩工位夾具連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn)1800 銑另一個螺栓孔的兩端面這樣螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證
      連桿體與連桿蓋的銑開工序
      剖分面亦稱結(jié)合面的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差003mm 并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度除夾具本身要保證精度外鋸片的安裝精度的影響也很大如果鋸片的端面圓跳動不超過002 mm則銑開的剖分面能達到圖紙的要求否則可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度對連桿蓋連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響因此在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工
      大頭側(cè)面的加工
      以基面及小頭孔定位它用一個圓銷小頭孔裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸保證對稱此對稱平面為工藝用基準面
      確定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注當無基準轉(zhuǎn)換時同一表面多次加工的工序尺寸與工序或工步的加工余量有關(guān)當基準不重合時工序尺寸應(yīng)用工序尺寸鏈解算 確定各主要面的工序尺寸
      圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)前面根據(jù)有關(guān)資料已經(jīng)查出本零件各圓柱面的總加工余量毛坯余量應(yīng)將總加工余量分為各工序加工余量然后由后往前計算工序尺寸中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟加工精度確定
      根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 表229 表234 1大頭孔各工序尺寸及其公差鑄造出來的大頭孔為55 mm 工序名稱 工序基 本余量 工序經(jīng)濟
      精度 工序尺寸 最小極限尺寸 表面粗糙度
      1375 16  半精鏜 1
      137 16  134 134 125
      精鏜
      04
      1375136
      二次粗鏜 2  擴孔  136 63    一次粗鏜 2  132 132 2小頭孔各工序尺寸及其公差
      根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 表229表230 工序
      名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟 精度 工序
      尺寸 最小極限尺寸 表面 粗糙度
      精鏜
      02
      Φ7749 Φ7749 16
      半精鏜 02
      Φ7729Φ7729 64
      Φ68 二次粗鏜 9  Φ68
      125
      Φ771 Φ771 125  一次粗鏜 鍛至Φ68 1銑連桿大小頭平面 選用X52K機床
      根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2481選取數(shù)據(jù)
      銑刀直徑D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削寬度 ae 80 mm 銑刀齒數(shù)Z 6 切削深度ap 3 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n 1000vD 475 rmin 根據(jù)表3131 按機床選取n 500 min 則實際切削速度V Dn1000360 267 ms 銑削工時為按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本時間tj Lfm z 32003 500301836 038 min 按表2546 輔助時間ta 043045 018 min 粗磨大小頭平面 選用M7350磨床
      根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表24170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 則主軸轉(zhuǎn)速n 1000vD 1588 rmin 根據(jù)表3148 按機床選取n 100 rmin 則實際磨削速度V Dn1000360 020 ms 磨削工時為按表2511 基本時間tj zbknfr0z 0331 1003003338 001 min 按表3140 輔助時間ta 021 min 銑大頭兩側(cè)面
      選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2477 88 選取數(shù)據(jù)
      銑刀直徑D 50 mm 切削速度V 064 ms 銑刀齒數(shù)Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 則主軸轉(zhuǎn)速n 1000vD 611 rmin 根據(jù)表3174 按機床選取n 750 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 078 ms 銑削工時為按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本時間tj Lfmz 408525 750301033 023 min 按表2546 輔助時間ta 043045 018 min 粗鏜大頭孔 選用鏜床T68 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2466選取數(shù)據(jù)
      銑刀直徑D 135m 切削速度V 016 ms 進給量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n 000vD 47 rmin 根據(jù)表3141 按機床選取n 800 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 272 ms 鏜削工時為 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本時間tj Lifn 38355 0303800 019 min 按表2567 輔助時間ta 050 min 銑開連桿體和蓋 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2479 90 選取數(shù)據(jù)
      銑刀直徑D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削寬度ae 3 mm 銑刀齒數(shù)Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n 1000vD 103 rmin 根據(jù)表3174 按機床選取n 750 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 247 ms 銑削工時為 按表2510  L 17 mm L1形容詞節(jié)點甲 飛機 3 節(jié)點乙 魚片 形容詞節(jié)點丙 飛機 3 節(jié)點乙 魚片 形容詞節(jié)點甲 飛機-1 節(jié)點丙 飛機 A C not_a_blind_slot 甲乙丙
      圖4 步驟 圖5 盲步驟 圖6 焊盤 圖7 洞 圖8 盲孔
      一種原始的功能是通過合并形成的邊界面孔的原根的功能突變的成員根本特點和成員的邊界將面臨著一個家庭的一個原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三個禮儀 一獨立 二與另一原始功能形成一個復(fù)雜的功能或 iii 與其他復(fù)雜的功能形成一個高層次復(fù)雜的功能下一水平的塑料制品的特點是復(fù)雜的功能這是所形成的相互作用的兩個原始的塑料產(chǎn)品功能
      有四種類型的功能互動邊界臉邊界面臨 bb 段的相互作用根面臨邊界面臨經(jīng)常預(yù)算的相互作用根面臨根面居民的相互作用和邊界面臨根面巴西的相互作用在BB心跳的互動這兩個功能有一個共同的邊界臉在經(jīng)常預(yù)算的互動邊界面對的一
      第四篇：船用液壓舵機系統(tǒng)設(shè)計說明書
      重慶大學(xué) 碩士學(xué)位論文
      船舶液壓舵機系統(tǒng)設(shè)計研究
      姓名：王月
      申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：機械設(shè)計與自動化
      指導(dǎo)教師：陳波
      2012-06 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
      中文摘要
      摘要
      我國改革開放后與國外貿(mào)易量逐年增大，尤其是加入WTO后進入了快速發(fā)展
      階段，海運事業(yè)隨著世界貿(mào)易的增長而快速發(fā)展，船舶行業(yè)隨之迎來了黃金時期。但我國船舶配套設(shè)備制造能力一直滯后船舶主體制造能力，現(xiàn)已成為船舶行業(yè)快 速發(fā)展的瓶頸。舵機是控制船舶航向的重要設(shè)備，其性能的好壞對于船舶運動的 控制起著非常關(guān)鍵的作用。但目前國內(nèi)對于船舶舵機的研究大多集中于船舶航向 及舵跡控制方面，對于舵機本身的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、液壓傳動及電氣控制方面研究 卻相對較少。因此，研究開發(fā)高性能船舶舵機并實現(xiàn)量產(chǎn)，對于我國船舶行業(yè)配 套能力的加強、競爭力的提高具有重要意義。
      本文通過分析研究船舶舵機作用原理及目前常用轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，提出采用滾珠逆 螺旋機構(gòu)作為轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，構(gòu)建新式舵機。根據(jù)船舶對舵機要求及螺旋作動器實際 需要，進行深入分析比較后，設(shè)計了舵機液壓傳動原理圖，確定了電氣控制方案。對舵機液壓系統(tǒng)進行必要的簡化后，分別建立了比例閥環(huán)節(jié)，閥控缸環(huán)節(jié)及角度 傳感器等環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)適當變換最終得到了舵機的數(shù)學(xué)模型，并對舵機系 統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析。由于舵機閉環(huán)時域響應(yīng)緩慢，且船舶在航行過程中受風(fēng)、海浪等不確定因素影響，所以采用了不依賴對象模型的模糊PID校正，設(shè)計了模 糊PID控制器。運用MATLAB軟件中的Simulink工具箱建立了系統(tǒng)動態(tài)仿真模型，并對系統(tǒng)進行了仿真分析。根據(jù)船舶舵機需遠距離傳送信號且干擾源多的情況，采取了操作室與舵機室分散控制，通過CAN總線連接通信的控制方式，有效提高 了控制及反饋信號傳送的速率與質(zhì)量。設(shè)計了主電路圖、CANopen主站控制原理 圖、CANopen從站控制原理圖。
      本文設(shè)計的船舶舵機系統(tǒng)，采用了新型轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，有效減小了舵機體積及重 量；采用了電液比例控制，能有效提高船舶航行時舵角的定位精度，降低航行能 耗，減小換向沖擊及噪聲；將傳統(tǒng)的PID校正與先進的模糊控制相結(jié)合，提高了 舵機的動態(tài)性能，增強舵機自適應(yīng)能力；采用現(xiàn)場總線傳輸信號，提高了數(shù)據(jù)傳 輸速度及可靠性。對高性能船舶舵機的設(shè)計據(jù)有一定的指導(dǎo)意義。
      關(guān)鍵詞：船舶舵機，建模，模糊PID，仿真分析，PLC控制
      I  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
      英文摘要
      ABSTRACT
      Chinese foreign trade volume increasing year by year by reform and opening up，in particular after accession to WTO foreign trade has entered a stage of rapid
      development.The shipbuilding industry has also entered in golden age along with fast  development of shipping industry, but Chinese ship auxiliary equipment manufacturing  capacity is lagging far behind the main vessel.It has become a bottleneck in the rapid  development of shipbuilding industry.Steering gear is one of the most important  equipment for controlling ships.Its good or bad performance plays a key role for ship  motion control.But up to now domestic researchers for the steering gear studies are  focused on how to control the ship heading and rudder track.There is a lack of
      researching hydraulic and electrical control about the steering gear.Therefore, research  and development high-performance steering gear and achieve the mass production  finally.It has great significance for strengthening competitiveness of Chinese  shipbuilding industry.Principle and current condition of marine steering gear were analyzed in this paper.First, introduced structure of marine steering gears which were used commonly,  choosed ball rotary-oscillating actuator as the new steering gear.According to
      requirements and actual needs, designed the schematic of fluid drive and the electrical  control program after analyzed and compared the system seriously.The hydraulic  system of steering gear was simplified.Corresponding mathematical models of  proportional valve, valve control cylinder, angle sensor areas and other sectors were  established.Mathematical model of the control system was ultimately made out and  analyzed stability of steering gear system.As time domain response is slow of the servo  loop and the ship affected by the wind, waves and other uncertain factors during  voyaging.So used the fuzzy PID control and designed a fuzzy PID controller for this  system.Dynamic model was established by using the Simulink toolbox in MATLAB  software.Finally, used MATLAB software to carry through dynamic simulation and  analyzed dynamic characteristics.Because steering signal is remote transmission in the  ship.So adopted the operating room and steering gear room were decentralized control.The rooms were connected via CAN-bus.The control and feedback signals transmission  speed and quality effectively were improved by CAN-bus.The main circuit, CANopen  master control diagram and CANopen slave control principle were designed.II  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
      英文摘要
      In this paper steering gear was designed.Using electro-hydraulic proportional
      control, it can improve the positioning accuracy when the ship voyaging, and reduce  impact and noise.Applying fuzzy PID control strategy, it can improve the dynamic  performance of steering gear and enhance adaptive capacity of steering gear.Using field  bus, it can increase data transmission speed and reliability.This paper has guiding  significance for the design of small and medium steering gear.Keyword：
      Ship Steering Gear, Modeling, Fuzzy PID, Simulation, PLC Control  III  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論   緒
      論
      1.1 船舶舵機介紹
      1.1.1 舵機作用原理
      舵機是船舶上的一種大甲板機械，是船舶最重要的輔機之一，用于控制船
      舶航向。其對船舶的作用原理如圖1.1所示
      圖1.1 舵作用原理
      Fig.1.1 Action principle of steering gear
      舵葉在水中的受力如圖1.1所示。圖中
      摩擦力；
      LF
      NF
      —舵葉兩側(cè)水壓力（舵壓力）；
      rF
      —
      —升力；
      DF
      —阻力。在正舵位置，即舵轉(zhuǎn)角0α=時。舵葉兩側(cè)所受 的水作用力相等，對船的運動方向不產(chǎn)生影響。當舵葉偏轉(zhuǎn)任一角度α，兩側(cè)水 流如圖1.1（a）所示。水流繞流舵葉時的流程在背水面就要比迎水面長，背水面 的流速也就較迎水面大，而其上的靜壓力也就較迎水面要小。舵葉兩側(cè)所受水壓 力的合力稱為舵壓力，的背水面。除
      NF
      NF
      將垂直于舵葉，作用于舵葉的壓力中心
      o，并指向舵葉
      rF
      外，水流對舵葉還會產(chǎn)生與舵葉中線方向一致的摩擦力。
      NF 當舵葉偏轉(zhuǎn)舵角α后，在舵葉的壓力中心 o 上，就會產(chǎn)生一個大小等于
      合力的水作用力 F。F 可分解為與水流方向垂直的升力 力 DF
      LF
      與
      rF
      和與水流方向平行的阻
      ：
      LLFCAv
      DDFCAv
      ρ=
      （1.1）
      ρ=（1.2）
      =  xxCb
      （1.3）
      式中：
      LC，DC，xC
      分別為升力、阻力、壓力中心系數(shù)，其大小隨舵角而變，與舵葉幾何形狀有關(guān)，由模型試驗測定；ρ—水的密度；A—舵葉的單側(cè)浸水面積；  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      v —舵葉處的水流速度； b —舵葉平均寬度。
      在圖1.1（b）中，我們假設(shè)在船舶重心 G 處加上一對方向相反而數(shù)值均等于
      F
      F的力1F、2。那么水作用力 F 對船體的作用，可用水作用力對船舶重心所產(chǎn)生的
      力矩 sM
      F和2的作用來代替。
      sM 由 F 和1F
      形成的力矩
      迫使船舶繞其重心向偏舵方向回轉(zhuǎn)，稱為轉(zhuǎn)船力矩
      (sM)。
      21()sin
      ααρ=++≈=
      （1.4）
      sLcDcLLMFlXconFXFlCAvl
      式中： l —舵桿軸線至船舶重心的距離； cX— 舵壓力中心至舵桿軸線的距離。
      由式（1.4）可知：轉(zhuǎn)船力矩
      sM
      隨舵角α的增大而增大，并在達到某一舵角時
      M
      ； 出現(xiàn)極大值max
      sM
      出現(xiàn)極大值時的舵角數(shù)值與舵葉的幾何形狀有關(guān)，并主要取
      決于舵葉的展弦比λ(λ=舵葉高度 A ／舵葉平均寬度 b)。λ越小，繞流的影響就越 大，即在同樣舵角上所產(chǎn)生的舵壓力越小，而達到最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越大。舵葉的展弦比值受到船舶吃水及船尾形狀等條件限制。海船(λ=2～2.5)，max M 舵角多介于30~35 角之間。
      oo 的 舵
      M
      出現(xiàn)在35~45 之間，規(guī)定35 ；河船(λ=1.0～2.0)，max
      o oo
      F2
      則可分解為 R 和 T 兩個分力，縱向分力2sinRF
      TF 力；橫向分力2cos
      α=，增加了船舶前進的阻
      α=，使船向偏舵的相反方向漂移。由于水作用力 F 一般與
      船舶的重心G并不在同一水平面上，所以船在轉(zhuǎn)向的同時，還存在著橫傾與縱傾 力矩。
      在舵勻速轉(zhuǎn)動時，需要的轉(zhuǎn)舵扭矩 M（操舵裝置對舵桿施加的力矩）即應(yīng)等 于舵的水動力矩 aM和舵各支承處的總摩擦扭矩 的代數(shù)和，即：
      fM
      =+  afMMM
      （1.5）
      aM 表示舵壓力
      NF
      對舵桿軸線所產(chǎn)生的力矩（稱為舵的水動力矩），對于普通
      =
      平衡舵(0.15~0.2)faMM
      在舵機設(shè)計時，確定舵機結(jié)構(gòu)尺寸和工作參數(shù)的基本依據(jù)是公稱轉(zhuǎn)舵扭矩。
      公稱轉(zhuǎn)舵扭矩指在規(guī)定的最大舵角時所能輸出的最大扭矩，是根據(jù)船舶在最深航 海吃水和以最大營運航速前進時，將舵轉(zhuǎn)到最大舵角所需要的扭矩來確定的。
      1.1.2 船舶對舵機的要求
      舵機是保持或改變船舶航向，保證安全航行的重要設(shè)備，一旦失靈，船即會
      失去控制，甚至事故。因此，我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》(1996)根據(jù)（國際 海上人命安全公約）（SOLAS公約）的規(guī)定，對舵機的基本技術(shù)要求是：
      ① 必須具有一套主操舵裝置和一套輔操舵裝置；或主操舵裝置有兩套以上的
      動力設(shè)備，當其中之一失效時，另一套應(yīng)能迅速投入工作。主操舵裝置應(yīng)具有足  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      夠的強度并能在船舶處于最深航海吃水并以最大營運航速前進時將舵自任何一舷
      o 35o 轉(zhuǎn)至另一舷的35，并且于相同的條件下，自一舷的35
      o
      轉(zhuǎn)至另一舷的30 所需
      o 的時間不超過28 s。此外，在船以最大速度后退時應(yīng)不致?lián)p壞。輔助操舵裝置應(yīng)具 有足夠的強度，且能在船舶處于最深航海吃水，并以最大營運航速的一半且不小
      o o 于7 kn 前進時，能在不超過60 s 內(nèi)將舵自任一舷的15 轉(zhuǎn)至另一舷的15。
      ② 主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺和舵機室都設(shè)有控制器；當主操舵裝置設(shè)置兩臺動
      力設(shè)備時，應(yīng)設(shè)有兩套相對獨立的控制系統(tǒng)。但如果采用液壓遙控系統(tǒng)，除1萬
      Gt
      以上的油輪(包括化學(xué)品船、液化氣船，下同)外，不必設(shè)置第二套獨立的控制系統(tǒng)。
      ③ 操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位
      開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達舵角限位器前停住。
      ④ 能被隔斷的、由于動力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)任何部分均應(yīng)
      設(shè)置安全閥。安全閥開啟壓力應(yīng)不小于1.25倍最大工作壓力；安全閥能夠排出的 量應(yīng)不小于液壓泵總流量的110％，在此情況下，壓力的升高不應(yīng)超過開啟壓力的
      10％，且不應(yīng)超過設(shè)計壓力值。
      1.2 研究的意義及目的
      我國的船舶行業(yè)正處在快速發(fā)展階段，已連續(xù)十余年保持世界第三大造船國 的地位，世界造船中心向中國轉(zhuǎn)移的趨勢日益加快。尤其是2006年以來，我國承 接船舶訂單占世界市場份額大幅攀升，全年利潤增速在50％以上，有關(guān)專家預(yù)計： 到2010年，我國造船能力將達到2100萬載重噸，造船產(chǎn)量占世界市場份額的25% 以上，本土生產(chǎn)的船用設(shè)備平均裝船率達到40%以上，實現(xiàn)船用設(shè)備年銷售收入
      500億元。但我國造船業(yè)在保持高速增長的同時，弊端也逐漸暴露出來，特別是船
      舶配套設(shè)備制造能力不足，加上船舶配套業(yè)競爭形勢日益激烈，國外配套企業(yè)發(fā) 展步伐加快，嚴重制約和壓縮了我國船用配套業(yè)發(fā)展空間。據(jù)了解，目前我國船 舶自主配套率平均只有40%左右，與日本的98%、韓國的90%相比，差距相當大。
      LPG船、化學(xué)品船、大型集裝箱船等高端市場的自主配套率平均不足20%。國內(nèi)
      船舶主機目前缺口達50%～70%。近年來雖然突破了一些重點船用配套設(shè)備關(guān)鍵制 造技術(shù)，但是大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件生產(chǎn)能力不足，無自主知識產(chǎn)權(quán)的 船用設(shè)備、品牌產(chǎn)品都需要進口，這都較大地削弱我國船舶行業(yè)的發(fā)展速度[1,2]。舵機關(guān)系到船舶的安全、穩(wěn)定，是船舶的核心設(shè)備之一。雖然現(xiàn)階段國內(nèi)研究機 構(gòu)已經(jīng)對船舶舵機系統(tǒng)已經(jīng)進行了較多的研究，但大多集中于對自動舵、航跡舵 等舵機控制方法上的研究。對于開發(fā)設(shè)計體積小，重量輕，效率高，反應(yīng)迅速快，控制精度高的船舶舵機做的工作卻相對較少。而生產(chǎn)企業(yè)正在批量生產(chǎn)的卻還是 國外70～80年代的低端產(chǎn)品，產(chǎn)品附加值低，市場競爭力很弱，科研與生產(chǎn)實際  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      已嚴重脫節(jié)。因此，在重慶市科委的領(lǐng)導(dǎo)下，重慶大學(xué)與重慶液壓件廠合作，對 舵機運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、液壓及控制系統(tǒng)進行深入研究，開發(fā)高性能船舶液壓舵機，這對中高檔船舶配套設(shè)備的國產(chǎn)化具有重要意義。
      本課題以船舶舵機運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、液壓傳動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)為研究對象。提
      出一種結(jié)構(gòu)新穎、體積小，重量輕、舵角定位精度高，PLC控制與現(xiàn)場總線控制 相結(jié)合的新式船舶舵機。深入分析液壓傳動原理，研究舵機控制原理及其控制理 論，采用先進的控制方案。最終實現(xiàn)高性能液壓舵機的批量生產(chǎn)。
      1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[2～9]
      船舶在應(yīng)用液壓傳動之前，采用的是蒸汽傳動和電氣傳動。1916年美國在“新
      墨西哥”號戰(zhàn)艦上首次使用了液壓舵機。在第二次世界大戰(zhàn)期間，液壓傳動因具有 響應(yīng)速度快、剛度大、抗干擾能力強、執(zhí)行機構(gòu)的功率—重量比和扭矩—慣量比 大等優(yōu)點而受到重視，使得其在軍艦舵機、潛艇控制系統(tǒng)及航母的控制系統(tǒng)中占 有重要地位。二戰(zhàn)后隨著軍用技術(shù)轉(zhuǎn)為民用，一般的客輪、貨輪也開始廣泛使用 液壓舵機，五十年代后期，進一步發(fā)展了電液傳動系統(tǒng)，這對減輕操舵人員的勞 動強度改善操舵條件，簡化舵機結(jié)構(gòu)具有重要意義。八十年代是舵機更新?lián)Q代的 十年，引起這種更新的原因主要有兩方面。最直接的原因是：1978年裝有22萬噸 輕原油的美國油輪“阿莫戈·卡迪茲”號在途經(jīng)法國西北海面時因舵機失靈而觸礁，造成嚴重污染和重大經(jīng)濟損失。為此，舵機在緊急情況下的可靠性引起了國際上 的普遍關(guān)注。經(jīng)過一段時間醞釀，l981年國際海事會議正式通過了對l974年SOLAS 公約的修正案，其中對舵機的要求提出了重要的新條款。舵機更新的另一原因，是液壓傳動技術(shù)從七十年代以來一直在迅速發(fā)展，產(chǎn)品的高壓化和集成化不斷取 得進展，邏輯閥等新型液壓元件開始應(yīng)用于舵機和其它船用液壓裝置中，另外，舵機電氣遙控系統(tǒng)的技術(shù)也更趨成熟，不僅淘汰了液壓遙控系統(tǒng)，而且使傳統(tǒng)的 浮動桿機械追隨機構(gòu)也顯得陳舊。進入八十年代以來，世界舵機主要制造廠家都 開始認真檢查其產(chǎn)品，并按1981年修正案的要求重新設(shè)計各自的舵機，力爭在市 場上保持較大的競爭優(yōu)勢。新一代的舵機的性能和可靠性更趨完善。目前國外舵 機最新變化動向如下。
      ① 普遍設(shè)置了兩套液壓系統(tǒng)，且具有人工和自動隔離裝置。西德哈特拉帕公
      司生產(chǎn)的自動隔離裝置：如工作中因某套系統(tǒng)管路破裂或其它原因而嚴重失油時，相應(yīng)油柜中的液位開關(guān)就會動作報警，并在經(jīng)過30秒或更長時間(視漏泄程度而 定)，另一個更低的液位開關(guān)就會動作使工作泵組切換。挪威富利登波公司認為上 述方案使設(shè)備復(fù)雜化，產(chǎn)品價格較貴，而且某些閥正常工作時長期不動，緊急情 況能否正常動作便難于保證，因而又提出了一種僅采用二個主油路自動鎖閉閥來  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      隔離損壞的油路系統(tǒng)的方案。這種方案僅適臺于轉(zhuǎn)葉式油缸，它在缸體內(nèi)部設(shè)有 油路連通相應(yīng)油腔，但如果一對油腔密封損壞時，并不能使之與工作油路隔離。顯然，單缸體的轉(zhuǎn)葉式油缸如發(fā)生故障，如密封損壞、動葉斷裂等，是不能按“單 項故障原則”迅速恢復(fù)工作的，因此它不能用于10萬載重噸以上的油輪。為此，日 本三井—ABG公司提出了雙油缸體轉(zhuǎn)葉舵機的設(shè)計，它將二個轉(zhuǎn)葉油缸迭置在同 一舵桿上方，其二套油路系統(tǒng)之一可以被隔離和旁通，以適應(yīng)10萬載重噸以上油 輪的要求。
      ② 閥控型舵機的應(yīng)用功率范圍在擴大，性能也在改善。閥控型舵機因穩(wěn)舵時
      主油泵仍需全流量工作，雖然排出壓力小，但仍要消耗一定的功率，故經(jīng)濟性較 差；而且換向時液壓沖擊大，故過去多用于功率較小的舵機?，F(xiàn)在隨著閥控型舵 機設(shè)計的改善，扭矩范圍也有了顯著提高。例如西德哈特拉帕R系列閥控型舵機最 大公稱扭矩已達到1200KN.m，完全能勝任一般數(shù)萬噸級海船的需要。
      ③ 新型液壓閥件的應(yīng)用。隨著液壓技術(shù)迅速進步，從60年代末開始，能根據(jù)
      電氣信號的變化對液壓油流向及壓力、流量進行連續(xù)的、按比例的遠程控制的比 例閥迅速發(fā)展；70年代為解決大流量(200L/min以上)系統(tǒng)控制集成化的困難，邏輯 閥(又稱二通插裝閥)也迅速發(fā)展。這些元件不僅開始在工程船液壓傳動裝置中出 現(xiàn)，也開始用于液壓舵機。日本川崎泵控型舵機的液壓系統(tǒng)即使用了邏輯閥。丹 麥狄沙麥潤四缸活塞式舵機的控制系統(tǒng)中使用了比例方向閥，取消了機械追隨機 構(gòu)，從而轉(zhuǎn)舵精度可達土1/6o，比普通電磁換向閥控制精度提高了兩倍以上。
      ④ 船舶自動舵控制技術(shù)的發(fā)展。1921年德國安修斯公司發(fā)明了自動操舵儀，即利用羅經(jīng)的電訊號，通過繼電器、機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制船舶舵機。由于自動操 舵儀能夠自動駕駛船舶，按給定航向航行而且具備航向精度高，能節(jié)約能源，并 且把人從繁重人工操舵中解放出來。1930年蘇聯(lián)也相繼研究出以電羅經(jīng)為航向接 收訊號的自動操舵儀，這一產(chǎn)品的問世引起了航運界的重視，各先進資本主義國 家也形成了研究機構(gòu)和一批知名企業(yè)。到目前為止只有少數(shù)經(jīng)濟發(fā)達資本主義國 家，如美國、德國、英國臺卡、日本北辰以及蘇聯(lián)沙姆希特掌握了這項技術(shù)，并 形成名牌產(chǎn)品。自動舵的發(fā)展大致經(jīng)歷四代：
      1920年和1923年德國的Aushutz和美國的Sperry分別率先推出了獨立研制成 的機械式自動操舵儀，該產(chǎn)品所采用的是經(jīng)典控制理論中最簡單最原始的比例放 大控制規(guī)律。這種自動舵被稱為第一代自動舵。
      20世紀50年代，經(jīng)典理論達到了旺盛時期，經(jīng)典控制理論有著各種控制方法，其中最重要最典型而且在工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種是比例—微分—積分(PID)控 制。伴隨著經(jīng)典控制理論的發(fā)展，PID舵在50年代開始發(fā)展起來。1950年日本研制 出“北辰”自動舵，1952年美國研制出新型的Sperry自動舵，采用的都是PID控制規(guī)  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      律。由于P調(diào)節(jié)器不需要詳細的有關(guān)受控過程的知識，且具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)易于 調(diào)整和具有固有的魯棒性等特點，PID舵得到了廣泛的認可，幾乎所有的船舶都裝 有這種操舵儀。這種自動舵被稱為第二代自動舵。
      到了70年代，由于自適應(yīng)理論和計算機技術(shù)得到了發(fā)展，人們注意到將自適
      應(yīng)理論引入船舶操縱成為可能，紛紛將自適應(yīng)舵從實驗室裝到實驗船上，正式形 成了第三代自動舵。自適應(yīng)舵在提高控制精度、減少能源消耗方面取得了一定的 成績，但自適應(yīng)控制系統(tǒng)比常規(guī)的控制系統(tǒng)要復(fù)雜得多，其魯棒性、收斂性等尚 未得到證明。
      對有限維、線性和時不變的控制過程，傳統(tǒng)的控制方法是非常有效的。由于
      實際船舶系統(tǒng)常具有不確定性、非線性、非穩(wěn)定性和復(fù)雜性，很難建立精確的模 型方程，甚至不能直接進行分析和表示。自適應(yīng)控制的穩(wěn)定性和魯棒性在實際應(yīng) 用中還無法完全達到要求，但熟練的舵手運用他們的操舵經(jīng)驗和智慧，能有效地 控制船舶。為此，從80年代開始，人們就開始尋找類似于人工操舵的方法，這種 自動舵就是第四代的智能舵。
      古代中國是當時造船和航海的先驅(qū)。春秋戰(zhàn)國時期就有了造船工場，能夠制
      造戰(zhàn)船；漢代已能制造帶舵的樓船；唐、宋時期，河船和海船都有突出的發(fā)展，發(fā)明了水密隔壁；明朝的鄭和七次下西洋的寶船，在尺度、性能和遠航范圍方面，都居世界領(lǐng)先地位。到近代，中國造船業(yè)發(fā)展遲緩，鴉片戰(zhàn)爭爆發(fā)后，國人才逐 漸意識到船舶工業(yè)的落后，1865～1866年，清政府相繼創(chuàng)辦江南制造總局和福州
      船政局，建造了“保民”“建威”“平?！钡溶娕灪汀敖隆薄敖A”等長江客貨船。盡管中 國早就有建造萬噸級機動船舶的記錄，能自制船用蒸汽往復(fù)機以及由其驅(qū)動的機 艙輔機，甲板機械等。但由于舊中國工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，船舶配套設(shè)備的生產(chǎn)基本依 靠國外，從基礎(chǔ)的螺釘、墊圈等小五金到高級的雷達、導(dǎo)航儀等都依賴進口，船 舶行業(yè)基本停留在組裝及維修的階段。至新中國成立前夕，全國鋼質(zhì)船舶的平均 年造船量僅1萬噸左右。
      全國解放后，我國成立重工業(yè)部船舶工業(yè)局，集中力量建造蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的艦艇。
      63年成立六機部，組建國產(chǎn)化協(xié)作機制，造船從仿制改進到自行研制（研制出核
      潛艇、遠洋探測船、萬噸輪等），但該機構(gòu)在文革時期遭到了重創(chuàng)。改革開放后，尤其是近十年來我國船舶行業(yè)進入了快速發(fā)展階段。然而科研及生產(chǎn)單位更多的 集中于船舶主體的設(shè)計制造，對船舶主要輔件舵機尤其是高性能的自適應(yīng)舵的研 究還在起步階段。雖然近幾年來，有關(guān)單位開展了對自適應(yīng)舵的研究工作，發(fā)表 了一些設(shè)計方案，仿真研究結(jié)果和產(chǎn)品，其中具有代表性的是上海欣業(yè)船舶電器 廠科技人員和上海交通大學(xué)船電專業(yè)教授們共同開發(fā)的HD—8A數(shù)控自動操舵儀，但一直未出現(xiàn)有影響力的品牌或產(chǎn)品。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       緒論
      1.4 主要研究內(nèi)容
      本課題針對當前舵機體積大、質(zhì)量重、舵角定位精度不高、控制系統(tǒng)復(fù)雜且 可靠性差等問題，應(yīng)用先進的傳動機構(gòu)，采用適應(yīng)性強的控制方法，設(shè)計一套體 積小、質(zhì)量輕、定位精度高、動態(tài)特性好、控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的舵機。具體地講，本課題主要探討和研究了以下幾個方面的內(nèi)容：
      ① 運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的選擇。綜合分析了國內(nèi)外現(xiàn)有轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的特點及存在的問 題，根據(jù)舵機要求體積小、質(zhì)量輕、傳動效率高等特點，選擇滾珠螺旋作動器作 為運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。
      ② 液壓系統(tǒng)的設(shè)計。為提高舵機轉(zhuǎn)角精度，提高系統(tǒng)集成度及可控性，降低 換向沖擊。通過分析現(xiàn)有液壓驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)計了以電液比例閥為核心的液壓回路。
      ③ 電氣控制系統(tǒng)研究。由于舵機操舵室與舵機室距離遠，且中間干擾源多，設(shè)計了以PLC作為控制單元，通過CAN總線傳輸信號的控制方式，有效解決了 舵機控制器可靠性及控制信號傳輸?shù)乃俣嚷百|(zhì)量不高等問題。
      ④ 控制算法研究。應(yīng)用現(xiàn)代控制理論，將傳統(tǒng)的PID控制與模糊控制相結(jié)合，設(shè)計了舵機的模糊PID控制器，提高了控制器的精確性與適應(yīng)性。并建立舵機系 統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)的動態(tài)性能進行了仿真分析。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計   系統(tǒng)方案設(shè)計
      船舶舵機主要有有運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三大部分組成。
      如圖2.1所示。
      圖2.1 船舶舵機系統(tǒng)組成Fig.2.1 Component of steering gear
      2.1 轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      轉(zhuǎn)舵機構(gòu)是將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動舵桿機械能的一種機構(gòu)，目前常用 的機構(gòu)，按推動舵葉偏轉(zhuǎn)時動作方式不同，可分為兩大類：往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。
      ① 往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式主要有滑式、滾輪式及擺缸式。
      1）滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      它是應(yīng)用最廣的一種傳統(tǒng)轉(zhuǎn)舵型式，它又有十字頭式和撥叉式之分。十字頭式 轉(zhuǎn)舵機構(gòu)由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動接頭等 組成，當轉(zhuǎn)舵扭矩較小時常用雙向雙缸單撞桿的型式，而當轉(zhuǎn)舵扭矩較大時，多 采用四缸、雙撞桿的結(jié)構(gòu)。其單邊結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示。
      圖2.2 十字頭式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      Fig.2.2 Crosshead-style steering structure   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      當舵轉(zhuǎn)至任意舵角α?xí)r，為克服水動力矩所造成的力' 在十字頭上將受到撞桿兩端油壓差的作用力
      Q，(與舵柄方向垂直)。
      P，力 P 與' Q 作用方向不在同一直線
      上，導(dǎo)板必將產(chǎn)生反作用力 N，以使 P 和 N 的合力 Q 恰與力' Q 方向相反，從而產(chǎn) 生轉(zhuǎn)舵扭矩以克服水動力矩和摩擦扭矩。其轉(zhuǎn)舵力矩：
      RDzpRP πη 00 m
      MzQRz===
      ηη mm
      （2.1）
      2coscos4cos
      ααα
      上式表明：在撞桿直徑 D，舵柄最小工作長度0 R 和撞桿兩側(cè)油壓差 P 既定的
      情況下，轉(zhuǎn)舵扭矩 M 隨舵角α的增大而增大。這種扭矩特性與舵的水動力矩的變 化趨勢相適應(yīng)，當公稱轉(zhuǎn)舵扭矩既定時，滑式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)最大工作油壓較其它轉(zhuǎn)舵 機構(gòu)要小。撥叉式與十字頭式原理類似。
      2）滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      圖2.3滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      Fig.2.3 Roller steering structure
      滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點：在舵柄端部以滾輪代替滑式機構(gòu)中的十字頭或撥 叉。受油壓推動的撞桿，以頂部頂動滾輪，使舵柄轉(zhuǎn)動。這種機構(gòu)不論舵角α如 何變化，通過撞桿端面與滾輪表面的接觸線作用到舵柄上的推力 桿端面，而不會產(chǎn)生側(cè)推力。其轉(zhuǎn)舵力矩可寫為：
      P 始終垂直于撞
      π 2
      ηηα00cos4mmMzQRDzpR ==
      （2.2）
      上式表明：當 D、R0
      和 P 既定時，滾輪式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩將隨α的增大而減小。扭矩特性在坐標圖上是一條向下彎的曲線。在最大舵角時，水動 力矩較大，而滾輪式這時所產(chǎn)生的扭矩反而最小，只達到滑式機構(gòu)的55%左右。但滾輪式與滑式相比，撞桿與舵柄之間沒有約束，無側(cè)推力，且結(jié)構(gòu)簡單，加工 容易，安裝、拆修都較滑式方便。
      3）擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      圖2.4 擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      Fig.2.4 Swing-cylinder steering structure
      擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：采用兩個擺動式油缸和雙作用的活塞(也可單作
      用)。轉(zhuǎn)舵時，活塞在油壓下往復(fù)運動，兩油缸相應(yīng)擺動，通過與活塞桿鉸接的舵 柄推動舵葉偏轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)舵時缸體必須作相應(yīng)擺動，必須采用有撓性的高壓軟管。
      擺缸式機構(gòu)轉(zhuǎn)舵時，油缸擺角β將隨油缸的安裝角(中舵時油缸擺角)和舵轉(zhuǎn)角α而 變。一般使中舵時β最大，最大舵角時β為零或接近于零。但不論舵角α如何，β
      角總是很小。如果忽略β，擺缸式與滾輪式扭矩特性相同，所以一般應(yīng)用于功率不 大的舵機中。
      ② 回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)[9～11]。目前回轉(zhuǎn)式主要以轉(zhuǎn)葉式機構(gòu)為主。
      圖2.5 轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
      Fig.2.5 Rotating blade steering structure   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      圖2.5所示為三轉(zhuǎn)葉式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，油缸內(nèi)部裝有三個定葉，通過橡皮緩沖器安
      裝在船體上三個轉(zhuǎn)葉與舵桿相固接，由于轉(zhuǎn)葉與缸體內(nèi)壁和上、下端蓋之間，及 定葉與轉(zhuǎn)轂外緣和上、下端蓋之間，均設(shè)法保持密封，故借轉(zhuǎn)葉和定葉將油缸內(nèi) 部分隔成為六個小室。當經(jīng)油管6從三個小室吸油，并排油入另外三個小室，轉(zhuǎn) 葉就會在液壓作用下通過輪轂帶動舵桿和舵葉偏轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)舵力矩：
      0 mMzPAR
      η=
      （2.3）
      上式表明：轉(zhuǎn)葉式機構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無關(guān)，扭矩特性在坐標圖
      上是一條與橫坐標平行的直線。其優(yōu)點是：(1)占地面積?。s為往復(fù)式的1/4），重量輕（約為往復(fù)式1/5），安裝方便。(2)無須外部潤滑，管理簡便，舵桿不受側(cè) 推力，可減輕舵承磨損。(3)扭矩特性不如滑式，比滾輪式和擺缸式好。但其內(nèi)泄 漏部位較多。密封不如往復(fù)式容易解決，造成容積效率低，油壓較高時更為突出。
      往復(fù)式與回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，轉(zhuǎn)舵力矩與轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖2.6所示[12]。
      圖2.6 轉(zhuǎn)舵力矩與轉(zhuǎn)角關(guān)系
      Fig.2.6 Relationship of steering torque and rotation
      ③新型轉(zhuǎn)舵機構(gòu)[13,14]
      重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室梁錫昌等老師發(fā)明了滾珠螺旋作動器，其
      是針對現(xiàn)代高性能飛機對前緣襟翼驅(qū)動系統(tǒng)提出的體積小、重量輕、承載能力大、工作可靠和維修方便等要求，從縮短傳動鏈出發(fā)，把液壓傳動和滾珠螺旋傳動巧 妙的結(jié)合起來，所發(fā)明的一種新型傳動機構(gòu)。該機構(gòu)如圖2.7所示，由液壓缸、傳 動軸、滾珠副等部分組成。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      圖2.7 滾珠直旋作動器
      Fig.2.7 Rotary actuator ball straight
      其結(jié)構(gòu)特點：用液壓缸驅(qū)動作動器，可以應(yīng)用液壓缸現(xiàn)有技術(shù)：密封性能好，油液泄漏量小，可達到較高的工作壓力，加工簡單、技術(shù)成熟。采用該機構(gòu)作為 轉(zhuǎn)舵機構(gòu)后，不論舵角如何變化，都無側(cè)推力作用。作動器采用滾珠副，機械傳 動效率高且結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積?。w積僅為轉(zhuǎn)葉式1/2）。這種新型轉(zhuǎn)舵機構(gòu)既 擁有轉(zhuǎn)葉式舵機的優(yōu)點，又克服了其泄漏量大，不適合用于高壓的缺點。其轉(zhuǎn)動 力矩：
      MFdPAd
      00tan2tan2
      ληλη=×××=××××
      （2.4）
      d
      —螺旋作 式中： P —液壓缸兩側(cè)油壓差； A —液壓缸活塞有效作用面積；0動器直徑；λ—逆螺旋機構(gòu)螺旋升角；η—總效率，一般為0.85～0.9。
      上式表明：基于滾珠逆螺旋的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無關(guān)，扭矩
      特性與轉(zhuǎn)葉式類似，在坐標圖上是一條與橫坐標平行的直線。雖然該機構(gòu)優(yōu)勢明 顯，但由于滾珠逆螺旋傳動軸直接與舵桿相連，雖然液壓及控制系統(tǒng)可以冗余設(shè) 計，但作動器以及液壓缸卻只能一個。所以滾珠螺旋作動器，現(xiàn)階段不適合作為 巨型船舶的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)。本文設(shè)計的就是基于此種轉(zhuǎn)舵機構(gòu)的舵機。
      2.2 液壓系統(tǒng)方案[15～28]
      由于作動器需要液壓缸驅(qū)動其動作，所以需要設(shè)計一個合適的液壓系統(tǒng)，使
      舵機達到更好的性能?，F(xiàn)有液壓舵機的種類很多，按控制方式分可分為：泵控和 閥控。泵控系統(tǒng)又稱容積控制系統(tǒng)，其實質(zhì)是用控制閥去控制變量液壓泵的變量 機構(gòu)，由于無節(jié)流和溢流損失，故效率較高，且剛性大，但其響應(yīng)速度較慢、結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，適用于功率大而響應(yīng)速度要求不高的控制場合。一般轉(zhuǎn)舵力矩大于
      400KN.m的船舶采用這種控制方式。閥控系統(tǒng)又稱節(jié)流控制系統(tǒng)，其主要控制元
      件是液壓控制閥，具有響應(yīng)快、控制精度高的優(yōu)點，缺點是效率低，特別適合中  重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      小功率快速、高精度控制系統(tǒng)使用。由于此舵機是針對中小型，轉(zhuǎn)舵力矩在
      400KN.m以下的船舶，所以適合采用閥控系統(tǒng)。
      液壓閥，按大類可分為電液控制閥和普通電磁閥。電液控制閥是液壓技術(shù)與
      電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由其代替普通電磁閥，可簡化液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增強液壓 與電氣控制系統(tǒng)的集合能力，提高可控性。按照使用的閥不同，可分為伺服控制 系統(tǒng)（控制元件為伺服閥）、比例控制系統(tǒng)（控制元件為比例閥）和數(shù)字控制系統(tǒng)（控制元件為數(shù)字閥）。電液控制閥是電液控制系統(tǒng)的心臟，其既是系統(tǒng)中電氣控 制部分與液壓執(zhí)行部分間的接口，又是實現(xiàn)用小功率信號控制大功率的放大元件，其性能直接影響甚至決定著整個系統(tǒng)的特性。
      上述三種不同的電液控制閥的性能比較如表2.1所列。
      表2.1 電液控制閥的性能比較
      Table2.1 Performance of electro-hydraulic control valve
      項目 電液伺服閥 電液比例閥 電液數(shù)字閥
      功能 壓力、流量、方向及其
      混合控制
      壓力、流量、方向及其
      混合控制
      壓力、流量、方向及
      其混合控制
      電氣-機械轉(zhuǎn)換 力或力矩馬達，功耗小比例電磁鐵，功耗中 步進電機、高速開關(guān)
      過濾精度 1~5 滯環(huán)/% 約1 3 0.1<
      動態(tài)響應(yīng) 高（100～500HZ）中（頻寬10～150HZ）較低
      中位死區(qū) 無 不大于20% 有
      控制放大器及計
      算機接口
      價格因子 3 1 1
      應(yīng)用領(lǐng)域 多應(yīng)用于閉環(huán)控制 多用于開環(huán)控制，也用
      于閉環(huán)控制
      既可開環(huán)控制，也可
      閉環(huán)控制
      伺服放大器需專門設(shè) 計，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換
      比例放大器一般與閥配 套供應(yīng)，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換
      可直接與計算機接口 連接，無需數(shù)模轉(zhuǎn)換
      μ m約
      μ m無特殊要求
      由表2.1可看出伺服閥具有死區(qū)小，靈敏度高，動態(tài)響應(yīng)速度快，控制精度高
      等優(yōu)點；但由于其結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致中位泄漏量大，閥的負載剛性差，抗污染能力差，且其價格相對較高。電液比例控制閥是介于普通液壓閥和電液伺服閥之間的一種 液壓控制閥，與手動調(diào)節(jié)和通斷控制的普通電磁閥相比，它能顯著的簡化液壓系 統(tǒng)，實現(xiàn)復(fù)雜程序和運動的控制，通過電信號實現(xiàn)遠距離控制，大大提高液壓系 統(tǒng)的控制水平；與伺服閥及電液數(shù)字閥相比盡管其動態(tài)、靜態(tài)性能有些遜色，但 在結(jié)構(gòu)與成本上具有明顯優(yōu)勢，且目前在市場上數(shù)字閥產(chǎn)品較少見。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      比例閥相對于現(xiàn)在船舶上用的較多的普通電磁換向閥的優(yōu)勢主要有：1.定位精
      度高，可以以較小的舵角保持航向。這意味著速度損失小，相應(yīng)地節(jié)省了能源。
      2.換向平穩(wěn)，舵機避免了壓力沖擊。這意味著裝置磨損小，減小了維修保養(yǎng)費用。3.快速地換裝專用閥塊，使舵機裝置現(xiàn)代化。提高了舊船的經(jīng)濟性能。綜合上述對
      比分析，結(jié)合本課題的研究特點選用比例換向閥作為本系統(tǒng)的主控閥。
      比例方向控制閥一般要求進油與回油壓降相等，如果壓降不等，則液壓缸進
      退過程的速度剛性不同，而且在閥換向瞬間會產(chǎn)生較大的換向沖擊；如果采用非 對稱缸和閥開口非對稱的比例閥，由于舵工作的不同階段所需流量差別較大，所 需最大驅(qū)動功率就較大，電機及泵的體積、重量都大增，功率損耗也隨之增大； 為使舵機的體積質(zhì)量更小，功率損失更低，建議首先考慮雙活塞桿液壓缸。
      根據(jù)船舶對舵機的要求及系統(tǒng)實際需要，設(shè)計了作動器驅(qū)動液壓回路如圖2.8
      所示。此液壓回路中，泵2供油，單向閥7防止油液倒灌，電磁溢流閥4調(diào)定油 液工作壓力并在系統(tǒng)無控制信號輸出時使泵卸載，壓力表開關(guān)5保護壓力表，壓 力表6顯示液壓系統(tǒng)壓力，精過濾器8保護比例方向閥，比例方向閥9控制液壓 缸運動方向及運動速度，液壓鎖10防止舵在受到意外沖擊時損壞比例閥，并可短 暫隔離左側(cè)回路與右側(cè)回路油路，在油路發(fā)生故障時截止閥11屏蔽損壞回路，液 壓缸12用于驅(qū)動螺旋作動器軸上下移動，雙向溢流閥13防止作動器受意外負載 時損壞，減壓閥15使油壓符合比例先導(dǎo)閥的供油要求。左側(cè)備用回路與右側(cè)回路 功能與結(jié)構(gòu)都相同。
      其回路工作原理為（以右側(cè)回路為例）：操舵員啟動舵機，液壓泵2開始供油
      （油液經(jīng)電磁溢流閥4流回油箱），當操舵員向左轉(zhuǎn)動操舵輪，電磁溢流閥4的電 磁鐵得電，比例換向閥9輸入電流使閥切換至左位，先導(dǎo)閥控制控制主閥芯打開，壓力油分成兩路，一路經(jīng)減壓閥用于比例閥的先導(dǎo)控制，另一路經(jīng)比例方向閥
      9、液壓鎖
      10、截止閥
      11、進入液壓缸12上腔，活塞桿驅(qū)動螺旋作動器運動，舵運 動到預(yù)定位置時比例閥控制信號為零，閥芯回到中位，舵被鎖住，電磁溢流閥4 的電磁鐵失電，泵2的壓力油經(jīng)溢流閥流回油箱卸荷；當要回舵或向相反方向操 舵時，比例方向閥9根據(jù)輸入的信號換至右位，液壓泵2的壓力油經(jīng)比例方向閥
      9、液壓鎖
      10、截止閥
      11、進入液壓缸12的下腔，使舵葉向相反方向轉(zhuǎn)動。在回舵 時如果水動力及節(jié)流閥開口較大，回舵速度所需流量超過泵的排量時，則液壓鎖
      10右側(cè)的壓力降低，液壓鎖關(guān)閉鎖舵，直到油壓升高到開啟壓力，這樣會造成比
      較大的沖擊，所以回舵時操舵速度不宜太快。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計  6
      M
      M 1
      圖2.8 液壓系統(tǒng)原理圖
      Fig.2.8 Schematic diagram of hydraulic system
      2.3 控制系統(tǒng)方案
      2.3.1 控制系統(tǒng)的基本特點
      目前，在自動控制系統(tǒng)中，最常用的以下幾種控制系統(tǒng)： PLC控制系統(tǒng)、DCS 控制系統(tǒng)、FCS控制系統(tǒng)及計算機與單片機控制系統(tǒng)。它們各自的基本特點如下：
      ① PLC控制系統(tǒng)。PLC即可編程控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，為在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計的。其控制原理如圖2.9所示
      圖2.9 PLC 控制系統(tǒng)示意圖
      Fig2.9 Schematic diagram of PLC control system    重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      PLC控制系統(tǒng)具有如下的特點：
      1）可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由
      于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進抗 干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。
      2）配套齊全，功能完善，適用性強。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功 能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC、過 程控制等各種工業(yè)控制中。
      3）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，改造容易。PLC用存儲邏輯代替
      接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為 縮短，同時維護也變得容易起來。
      4）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新出產(chǎn)的品種底部尺寸小
      于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實 現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。
      5）由于PLC本身定位于邏輯控制，所以還不是很擅長處理模擬量；通信能力
      也較弱，多用于集中控制系統(tǒng)。要組成復(fù)雜大型控制系統(tǒng)需與其他控制方式結(jié)合。
      ② DCS控制系統(tǒng)，又稱為集中分散型控制系統(tǒng)。是集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和人機交互技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。具有控制功能強、操作簡便和 可靠性高等特點，可以方便地用于工業(yè)裝置的生產(chǎn)控制和經(jīng)營管理，是針對生產(chǎn) 過程實施監(jiān)視、操作、管理和分散控制的4C技術(shù)的結(jié)合。在化工、電力、冶金等 流程自動化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分普及。
      圖2.10 DCS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
      Fig.2.10 Architecture of DCS system   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      DCS控制系統(tǒng)特點：
      1）DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。從結(jié)構(gòu)上劃分
      DCS包括過程級、操作級和管理級，適合復(fù)雜系統(tǒng)。過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。
      2）DCS采用樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)
      場儀器儀表。每臺儀表都需一對線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN，組網(wǎng)成本 較高。
      3）DCS互操作性差。盡管DCS的模擬儀表統(tǒng)一了4～20mA的標準信號，可
      大部分技術(shù)參數(shù)仍由制造商自定，致使不同品牌的儀表無法互換。因此導(dǎo)致用戶 依賴制造廠，無法使用性價比最優(yōu)的配套儀器。
      ③ FCS控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是綜合運用微處理器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù) 和自動控制技術(shù)的產(chǎn)物。它把微處理器置入現(xiàn)場自控設(shè)備，使設(shè)備具有數(shù)字計算 和數(shù)字通信能力，一方面提高了信號的測量、控制和傳輸精度，同時為豐富控制 信息內(nèi)容、實現(xiàn)其遠程傳送創(chuàng)造了條件。在現(xiàn)場總線環(huán)境下，借助現(xiàn)場總線網(wǎng)段 以及與之有通信連接的其他網(wǎng)段，實現(xiàn)異地遠程自動控制?，F(xiàn)場總線設(shè)備與傳統(tǒng) 自控設(shè)備相比，拓寬了信息內(nèi)容，提供了傳統(tǒng)儀表所不能提供的如閥門的開關(guān)次 數(shù)、故障診斷等信息，便于操作管理人員更好、更深入地了解現(xiàn)場及自控設(shè)備的 運行情況。
      如圖2.11所示，對比集中控制、集散控制、現(xiàn)場總線控制的結(jié)構(gòu)示意圖可以 看到，由于現(xiàn)場總線強調(diào)遵循公開統(tǒng)一的技術(shù)標準，因而有條件實現(xiàn)設(shè)備的互操 作性和互換性[29,30]。而目前要在設(shè)備層特別是現(xiàn)場裝置一級上實現(xiàn)通信、信息控制 比較困難，因為在傳統(tǒng)的概念中這一層次上的設(shè)備或元器件如傳感器、變送器、儀表等是沒有通信功能的，所以要用智能控制器（如PLC）先將部分器件連接，再通過總線傳送信號。
      圖2.11 集中控制、集散控制、現(xiàn)場總線控制結(jié)構(gòu)示意圖
      （a）集中控制
      （b）集散控制
      （c）現(xiàn)場總線控制
      Fig2.11 Structure diagram of fieldbus control system   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      FCS控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)相比具有以下特點：
      1）總線式結(jié)構(gòu)。一對傳輸線掛接多臺現(xiàn)場設(shè)備，雙向傳輸多個數(shù)字信號。這
      種結(jié)構(gòu)與一對一單向模擬信號傳輸結(jié)構(gòu)相比，布線簡單，安裝費用低，維護簡便。
      2）開放性、互操作性與互換性。現(xiàn)場總線采用統(tǒng)一的協(xié)議標準，是開放式的
      互聯(lián)網(wǎng)，對用戶是透明的。在傳統(tǒng)的DCS中不同廠家的設(shè)備是不能相互訪問的。而FCS采用統(tǒng)一的標準，不同廠家的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以方便地接入同一網(wǎng)絡(luò)，在同一 控制系統(tǒng)中進行互操作，互操作意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實現(xiàn)相 互替換，因此簡化了系統(tǒng)集成。
      3）徹底的分散控制：現(xiàn)場總線將控制功能下放到作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的現(xiàn)場智能儀
      表和設(shè)備中，做到徹底的分散控制，提高了系統(tǒng)的靈活性、自治性和安全可靠性，減輕了分布式控制中控制器的計算負擔(dān)。
      4）信息綜合、組態(tài)靈活：通過數(shù)字化傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，F(xiàn)CS能獲取現(xiàn)場智能設(shè)
      備的各種狀態(tài)、診斷信息，實現(xiàn)實時的系統(tǒng)監(jiān)控和管理以及故障診斷。
      5）多種傳輸介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)：FCS由于采用數(shù)字通信方式，因此可用多種傳
      輸介質(zhì)進行通信。根據(jù)控制系統(tǒng)中節(jié)點的空間分布情況，可應(yīng)用多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié) 構(gòu)。這種傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的多樣性給自動化系統(tǒng)的施工帶來了極大的方 便，據(jù)統(tǒng)計，F(xiàn)CS與DCS的主從結(jié)構(gòu)性比，只計算布線工程這一項即可節(jié)省40% 的安裝經(jīng)費。
      ④ 計算機與單片機控制系統(tǒng)
      計算機控制以其強大的計算性能見長，但其插板品種規(guī)格不多、不便配置，且其體積較大不便在現(xiàn)場安放。當控制系統(tǒng)不大時，其功能過剩，價格太高，所 以一般作為其他控制系統(tǒng)的上位機使用。
      單片機價格低廉，功能強大，獲得了廣泛的應(yīng)用。但單片機可靠性不高，系
      統(tǒng)構(gòu)建麻煩，且系統(tǒng)搭建后普通人員維護困難，遠不如使用PLC可靠、方便，所 以一般不是大批量的應(yīng)用，很少使用單片機。
      2.3.2 控制系統(tǒng)方案
      舵機作為船舶的一個核心設(shè)備，控制著船舶的航向，船舶航行時就要一直保持
      工作，所以其工作時間很長，同時船舶是集成化程度較高的產(chǎn)品，其它干擾源較 多，工作環(huán)境比較惡劣，這就要求舵機控制器可靠性要高。由于操作室與舵機安 裝倉間距比較大，大型船舶控制線路可達幾百米，這就要求舵機控制及反饋信號 的傳輸要及時、可靠。在船舶轉(zhuǎn)向時又要求：轉(zhuǎn)舵平穩(wěn)，轉(zhuǎn)舵速度快，舵角定位 精度好。綜合以上要求，舵機控制器需要具備以下特點：
      ① 可靠性。少出故障，出現(xiàn)故障后有備用措施。
      ② 穩(wěn)定性?？刂菩阅芊€(wěn)定，不出現(xiàn)顫動和震蕩。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       系統(tǒng)方案設(shè)計
      ③ 適時性。檢測和輸出速度及對被控對象的變化跟蹤要及時。
      ④ 先進性。具備較高控制水平且便于系統(tǒng)升級。
      ⑤ 操作維修方便，便于檢查問題和處理故障。
      通過以上對PLC控制、DCS控制、FCS控制及計算機與單片機控制的比較，根據(jù)舵機控制器的設(shè)計要求，考慮系統(tǒng)的安全性、實時性要求，本舵機系統(tǒng)采用
      PLC加現(xiàn)場總線的控制方式。由于本系統(tǒng)控制節(jié)點很少，用總線組成控制網(wǎng)絡(luò)，主要考慮兩點：1.信號傳輸可靠性與及時性，2.為了以后系統(tǒng)的擴展方便或能 更好的與船舶整個控制系統(tǒng)對接。
      CAN總線是專為移動設(shè)備而開發(fā)的現(xiàn)場總線，在汽車中的應(yīng)用已比較成熟，其傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和及時性，經(jīng)過了實踐的考驗。參照對比船舶與汽車，具有 很多的相似之處，國外已有船舶生產(chǎn)公司將CAN總線成功應(yīng)用于船舶的控制系統(tǒng)。而且隨著CAN的發(fā)展，出現(xiàn)了像CANopen、DveviceNet之類應(yīng)用較廣并獲得眾 多廠家支持的高層協(xié)議，這些高層協(xié)議規(guī)范了設(shè)備生產(chǎn)廠家的設(shè)備生產(chǎn)，使設(shè)備 的互換性大大加強。綜合考慮，本系統(tǒng)采用基于CAN總線的控制方案。
      2.4 本章小結(jié)
      本章分析了舵的幾種轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，根據(jù)船舶對舵機的要求，提出采用重慶大學(xué)機
      械傳動國家重點實驗室梁錫昌等老師發(fā)明的滾珠逆螺旋機構(gòu)作為新型舵機運動轉(zhuǎn) 換機構(gòu)，該機構(gòu)組成的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)可以有效減小舵機體積，減輕舵機重量，提高傳 動效率，采用液壓缸驅(qū)動，可避免現(xiàn)有舵機存在的問題。從滾珠逆螺旋機構(gòu)的特 點及舵機實際需要出發(fā)，分析設(shè)計了液壓傳動原理圖，確定了電氣控制方案。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模   舵機系統(tǒng)建模
      舵機角度調(diào)整是依靠液壓驅(qū)動螺旋作動器，作動器帶動舵葉轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的，液
      壓系統(tǒng)的性能及所能達到的精度對舵機的性能與舵角精度影響很大。為了對系統(tǒng) 性能進行定量分析，了解系統(tǒng)的技術(shù)指標，是否需要采取合適的控制方法提高控 制性能，必須對液壓系統(tǒng)及舵機其它組成環(huán)節(jié)進行詳細的建模分析。由于液壓本 身的屬性，如油液粘度、液壓阻尼系數(shù)，本身存在不確定性；而且系統(tǒng)在工作時 油液中或多或少會混入空氣，致使彈性模量改變等等因素；都導(dǎo)致液壓系統(tǒng)表現(xiàn) 出來的并非是一個嚴格意義上的線性系統(tǒng)。為方便分析，根據(jù)實際情況對液壓部 分做如下簡化處理：油泵出口流量恒定，且當溢流閥調(diào)定壓力后，出口壓力保持 不變。假定油液中并未混入其它雜質(zhì)包括空氣在內(nèi)，即油液彈性模量恒定。
      根據(jù)第二章的液壓原理圖可知，系統(tǒng)的主要組成部分是比例閥，液壓缸及負
      載部分，電氣控制模塊。根據(jù)舵機系統(tǒng)實際情況，建立了舵機系統(tǒng)簡化原理圖如 圖3.1所示
      A/D
      給定 信號
      反饋 信號
      控制器 信號處理
      M F
      放大 器
      D/A
      圖3.1 舵機系統(tǒng)簡化原理圖
      Fig.3.1 Simplified schematic diagram of steering gear system
      3.1 比例閥模型
      舵機角度的調(diào)整，是通過調(diào)節(jié)比例閥的開口，從而控制油液流量來實現(xiàn)的，比例閥作為此系統(tǒng)最重要的元件之一，其性能對系統(tǒng)的影響非常大。其由比例電 磁鐵、先導(dǎo)閥、功率閥芯組成。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      3.1.1 比例電磁鐵[31]
      作為電液比例控制閥的電—機械轉(zhuǎn)換器件的比例電磁鐵，其功能是將比例控
      制放大器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為位移或力。由于比例換向閥的比例電磁鐵是成對稱 式分布的，取其一邊分析，比例電磁鐵數(shù)學(xué)模型如下：
      ① 線圈回路電壓方程
      比例電磁鐵線圈上的電壓方程為：
      dit()
      ututRritL()()()()
      ?=++ 0 bcpc
      （3.1）
      dt
      ut —放大器輸出電壓，V； cL—式中 0()單個線圈電感，H ；
      but
      ()—單個線圈上產(chǎn)生的反電動勢，V；
      由電磁感應(yīng)理論可得：
      dxt()e
      utK()
      =
      （3.2）
      bb
      dt
      —
      —銜鐵位移，m；
      bK 反電動勢系數(shù)，V.m/s；()ext
      cR
      —單個線圈電阻，Ω； pr— 放大器內(nèi)阻，Ω；
      it()
      —通過線圈的電流，A。
      比例放大器通過取樣電阻0 R，將流過線圈的電流()i t 轉(zhuǎn)換形成電壓信號后，反 饋到比例放大器的功率級輸入端，從而形成深度電流負反饋。取樣電阻環(huán)節(jié)可視 為比例環(huán)節(jié)，即：
      iffiutKit
      ()()=
      （3.3）
      式中
      fiK
      —電流負反饋系數(shù)；()ifut
      —反饋電壓，V。
      由于采用了深度負反饋的恒流源作為比例放大器的功率輸出級，所以放大器
      ut 與給定電壓()gut 具有良好的線性關(guān)系。放大器一般頻寬很高，故可 輸出電壓0()視為比例環(huán)節(jié)，即：
      0()[()()]
      =? egifutKutut
      （3.4）
      式中
      eK
      —比例放大器的電壓放大系數(shù)；()gut —給定電壓，V。
      ② 銜鐵輸出推力方程
      比例電磁鐵屬于勵磁式電—機械轉(zhuǎn)換器件，比例放大器的控制電流在線圈中
      將產(chǎn)生磁通φ。經(jīng)過比例電磁鐵特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該磁通被隔離成兩路1φ和2φ。銜 鐵在磁場中受到的電磁力為：
      2()[()]2
      =
      （3.5）
      egftitNRl
      式中()eft —電流在電磁鐵上產(chǎn)生的電磁吸力，N； N —線圈匝數(shù)；
      gR
      —氣隙磁阻，0 gRlA μ=；
      l —氣隙長度，m；0()= ?。
      eelxxt
      0 ex —氣隙的初始長度，m；0μ—真空磁導(dǎo)率，Hm/
      ；70410μπ?=×
      A —氣隙部位垂直于磁力線的面積，m2。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      對式（3.5）進行線性化處理可得：
      eixeeftKitKxt
      ()()()
      （3.6）
      =+ 式中
      iK
      —比例電磁鐵電流—力增益，N/A；2()=
      igKNitRl
      ? ft()
      e —xeK 比例電磁鐵電磁彈簧剛度，也稱為位移—力增益，K xe =
      ? xt()e
      xeK 由于比例電磁鐵具有水平的位移—力特性，故0 ③ 銜鐵力平衡方程
      ≈。
      此比例閥銜鐵用于帶動先導(dǎo)閥工作，需克服的負載包括銜鐵以及所驅(qū)動部件 的慣性力、阻尼力、彈簧力、穩(wěn)態(tài)液動力和干擾力。銜鐵上的力平衡方程為：
      dxtdxt()()
      ee
      ftmBKxtft()()()
      （3.7）
      =+++ eeeeteeL
      dtdt
      式中
      阻尼系數(shù)；
      em
      —銜鐵以及它所驅(qū)動的部件質(zhì)量； eB— 比例電磁鐵支撐及負載的粘性
      etK
      —比例電磁鐵的總彈簧剛度，包括作用于銜鐵的彈簧剛度及穩(wěn)態(tài)液
      eLft 動力剛度，N/m；()
      —銜鐵工作時需要克服的負載力。
      對式（3.1）、（3.2）、（3.3）、（3.4）、（3.5）、（3.6）、（3.7）在初始條件為零的條
      件下進行拉氏變化可得：
      egfibecpcKusKisKxssRrisLiss eixeefsKisKxs
      [()()]()()()()??=++
      （3.8）
      ()()()
      （3.9）
      =+
      2()()()()()
      =+++
      （3.10）
      ieeeeeteeLKismxssBxssKxsfs由式（3.8）、（3.9）和（3.10）可繪制出比例電磁鐵的傳遞函數(shù)方框圖，如圖
      3.2所示
      fiusfiK
      ()
      eLfs
      ()++ eeetmsBsK
      exs gus()
      us 0()
      Δus()
      ()
      ++()
      ccpLsRr
      is()
      iKeK
      efs
      ()
      Δ efs()
      ()
      bus
      bKs
      圖3.2 比例電磁鐵的傳遞函數(shù)方框圖
      Fig.3.2 Transfer function block diagram of proportional solenoid
      ④ 線圈回路傳遞函數(shù)及深度電流負反饋的作用
      在圖3.2所示的傳遞函數(shù)方框圖中，當未加電流負反饋時，反應(yīng)線圈回路動態(tài)
      特性的傳遞函數(shù)：   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      Ws '()=== m
      ΔusLsRrs+++()()'ccpm
      ω =+為控制線圈的轉(zhuǎn)折頻率
      式中 '()mcpcRrL
      1()()1Rris+
      cp
      ω
      （3.11）
      加入深度電流負反饋后，將反饋點向右移動一個環(huán)節(jié)，如圖3.3所示。則線圈
      回路動態(tài)特性的傳遞函數(shù)為：
      Ws()== m
      Δuss+()1
      1()()RrKKis ++
      cpfie
      ω m
      （3.12）
      式中()=++ω為控制線圈的當量轉(zhuǎn)折頻率。
      mcpfiecRrKKL
      mWsgus
      ()
      ++()ccpLsRr
      bKs
      eLfs
      ()
      eWs()
      us 0()
      Δus()
      ()
      is()
      iKeK
      ()efs
      Δ efs()
      ()
      exs++ eeetmsBsK
      ()
      bus
      fiKeK
      圖3.3 比例電磁鐵的傳遞函數(shù)等效方框圖
      Fig.3.3 Equivalent transfer function block of proportional solenoid
      比例放大器在采用電流負反饋后，比例電磁鐵線圈的轉(zhuǎn)折頻率
      ω明顯增大，e
      這有利于消除線圈電感對比例電磁鐵頻寬的影響。
      ⑤ 銜鐵彈簧組件的傳遞函數(shù)
      xsK()11
      eet
      Ws()
      === e
      Δ++++
      ωω ee
      δ—銜鐵-彈簧組件的阻尼比；
      δ=
      e e
      根據(jù)圖3.2，可求得銜鐵的輸出位移為
      sfsmsBsK2()δ eeeeet
      （3.13）
      ω=
      式中
      ω—e 銜鐵-彈簧組件的諧振頻率； eeteKm
      BeKm ete
      xs()=
      e
      KusKsfs()(1)(1)()?+
      eegetmeL
      ω 2δ
      eb
      ss
      Kss K ω
      =3
      (1)(1)++++
      ωωω meee
      KusKsfs()(1)(1)()?+
      eegetmeL
      meememee
      ++()1
      ωωωωωωω
      式中
      K ee =
      KK ei
      KRrKK()++
      etcpfie
      2211δδ
      eeb
      ss ++++（）
      Ks K
      （3.14）
      為靜態(tài)增益常數(shù)，m/V。
      將式（3.14）特征方程中 s 的三階方程分解成含有 s 的一階和二階的因式：   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      xs()=
      e
      KusKsfs()(1)(1)()?+
      eegetmeL
      sss
      (1)(1)+++
      ωωω r 2
      00
      ω 2δ
      0
      （3.15）
      式中
      ω—
      r 主要由電氣轉(zhuǎn)折頻率 ω引起的轉(zhuǎn)折頻率；m
      0ω—主要由彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的諧振頻率 ω引起的二階環(huán)節(jié)的固有頻率；
      e
      0δ—二階環(huán)節(jié)的綜合阻尼系數(shù)。
      由于先導(dǎo)閥的外負載力幾乎為零，故略去負載力的輸入，則比例電磁鐵以電 壓作為輸入的傳遞函數(shù)為：
      xsK()eee
      g
      =
      ωωω r
      ssuss
      +++ 2 00
      δ 0 2()(1)(1)
      （3.16）
      3.1.2 功率級滑閥
      可將兩級電液比例閥看作一個閥控缸系統(tǒng)，主閥芯相當于活塞。則：
      經(jīng)線性化處理，先導(dǎo)閥的流量方程：
      =?
      （3.17）
      vLeqeecvLQKxKP主閥的連續(xù)性方程：
      QCP=++ AxP vLvtpvLvpvvL
      （3.18）主閥芯上力平衡方程：
      vkvpvLvtvvtvvtvvFAPmxBxKxFt
      Vvtβ e
      ==+++
      ()3.19）
      （ecK 式中
      eqK
      —先導(dǎo)閥的流量增益系數(shù)； —主閥總泄漏系數(shù)；
      vpA
      —先導(dǎo)閥的流量-壓力系數(shù)；
      vtpC vtV
      —主閥芯有效作用面積；
      —主閥芯兩端液體在壓縮下總體積；
      —主閥芯及一起被推動的液壓油的總質(zhì)量；
      —總彈簧剛度（包括作用于閥芯的彈簧剛度及穩(wěn)態(tài)液動力剛度）； —粘性阻尼及瞬態(tài)液動力阻尼系數(shù)；
      vtm vtB
      vtK vFt
      ()—作用在主閥芯上的外負載力。
      對（3.17）、（3.18）、（3.19）進行拉氏變換得：
      ()()()
      （3.20）
      =?vLeqvecvLQsKxsKPs
      Vvt
      ()()()()QsCPsAsxssPs =++
      （3.21）
      vLvtpvLvpvvL β e
      2()()()()()=+++
      （3.22）
      vpvLvtvvtvvtvvAPsmsxsBsxsKxsFs整理可得主閥芯位移為：   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      xs()
      = v
      vpeqevcevL
      ()()? +
      VVVKmsKmBsKBAsKK vtvtvtvt 322
      ++++++()()
      vtvcevtvtvcevtvpvcevt 444βββ
      eee
      vcevcvtpKKC
      VAKxsKsF vt 4 β e
      （3.23）
      式中
      =+為總流量-壓力系數(shù)。
      β evpA
      mV vtvt
      令 ω=，vh
      KmBV β vceevtvtvt
      ξ vh =+。忽略作用于閥芯上的液
      AVAm 4 β vpvtvpevt
      vtB 流力，且由于阻尼系數(shù) 一般很小，由粘性摩擦力引起的泄漏流量所產(chǎn)生的活塞
      KB vcevt Avp
      。式（3.23）經(jīng)簡化可得主閥芯 移動速度比活塞的運動速度小得多，即21
      位移對先導(dǎo)閥閥芯開口的傳遞函數(shù)：
      KAxs pv()eqv =
      2ξ
      vhVKKKsxs()(1)
      vtvtvcevte ++++ ss
      222
      ωβω 4 AA vhv evpvhp
      （3.24）
      3.2 閥控液壓缸模型
      由于閥控缸系統(tǒng)與兩級比例換向閥的結(jié)構(gòu)相似，分析過程基本上相同，所以
      根據(jù)上式可直接寫出活塞桿位移為：
      AKxsKsF()()? + ppvqvpcepL
      xs()=
      p VVVK ptptptpt 322
      msKmBsKBAsKK++++++()()
      ptpceptptpceptpppcept 444βββ
      eee
      ppA vxs
      V pt 4β
      e
      （3.25）
      式中：
      —活塞有效作用面積；
      pceK
      vqK
      —主閥的流量增益系數(shù)；
      ()—主閥芯位移；
      —主閥總流量壓力系數(shù)；
      ptV
      —活塞腔液體在壓縮下總體積；
      —作用在活塞桿上的任意負載力；
      —活塞及負載折算到活塞上的總質(zhì)量；
      ptK
      pLF
      ptm ptB
      —粘性阻尼系數(shù)； —負載的彈簧剛度。
      ptK 閥-缸組合只是一個為作動器輸出功率的元件，沒有彈簧負載，所以0
      BK ptpce 同時考慮到21 <<[32]。式（3.25）簡化得：
      App
      KKV vqpcept
      xssF()()? + vpL
      AAA ppppepp
      =，xs()= p
      4β
      ph sss 2ξ
      (1)2 ++ ωω ph ph
      （3.26）
      活塞位移對功率級閥芯開口的傳遞函數(shù)為： 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      xsKA()
      ppp
      =()(21)v
      vq
      sxsss ξ ph
      ++ 2 ωω p hh p
      （3.27）
      活塞位移對外負載力的傳遞函數(shù)為：
      KV pcept
      + s 22
      xsAA()4 β p pppep
      =?
      （3.28）2ξ
      ph sFss pL
      (1)2 ++ ωω php h β eppA
      式中
      ω=
      ph為活塞負載系統(tǒng)的固有頻率；
      mV ptpt
      KmBV β pceeptptpt ξ ph =+為相對阻尼系數(shù)。
      AVAm 4 β ppptppept
      3.3 放大器及傳感反饋模型
      活塞位移經(jīng)螺旋作動器轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)角
      θ=
      zpKx
      （3.29）
      =  在此系統(tǒng)中經(jīng)計算得2.75zK
      轉(zhuǎn)角反饋傳感器，在整個回路中相當于比例環(huán)節(jié)，其放大系數(shù)為
      paK。
      由式（3.16）、（3.24）、（3.27）、（3.28）（3.29）可畫出船舶舵機的方塊圖，如
      圖3.4所示。
      pLF
      KVs
      pcept
      AA 22()4ppepp β?+ sss(1)22 Δ u
      2002(1)(1)ωωωr +++
      sss
      K ee
      δ
      ex
      ξ vh
      2222(1)42 ωωβ vhv ++++h
      3KA
      eqvp
      VKKKsss vtvtv AAevpvp
      cevt
      K vq vxpxu
      A pp
      ωω++phph
      ξ ph
      zK
      θ
      paK
      圖3.4 舵機傳遞函數(shù)方框圖
      Fig.3.4 Transfer function block diagram of steering gear
      由圖3.4可見，舵機方塊圖中只含一個反饋回路，即舵葉轉(zhuǎn)角反饋。由于比例
      閥一般采用電流負反饋的放大器，所以其控制線圈回路的轉(zhuǎn)折頻率 ω很高。同時 r 由于油液的彈性模量很大，功率級滑閥的固有頻率遠大于先導(dǎo)級的銜鐵-彈簧組件 諧振頻率，故功率級滑閥相對于先導(dǎo)級閥的動態(tài)特性可以忽略。功率級閥彈簧剛 度相對于液壓彈簧剛度可以忽略。所以可將舵機方塊圖簡化為如圖3.5所示。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      pLF
      KVs pcept
      AA 22()4 β?+ ppepp ξ ph sss 2(1)2 ωω++ phph
      比例放大器及比例閥
      +-Δ u
      δ
      21200 ωω++ ss
      eeK
      ex
      KA eqvp KKs
      + vcevt 2
      Avp
      K vxpxu vq
      A pp
      +-
      zK
      θ
      paK
      圖3.5 舵機簡化傳遞函數(shù)框圖
      Fig.3.5 Simplified transfer function block diagram of steering gear
      由圖3.5可得舵機輸出對輸入的開環(huán)傳遞函數(shù)為：
      KKKKAA eeeqvqzvppp
      GS()
      = 2ξ
      ph KKss 2δ
      0 vcevt
      ssss()(11)+++++)(22 Avp ωω ωω
      0 0 phph
      （3.30）
      3.4 相關(guān)參數(shù)及系統(tǒng)穩(wěn)定性
      控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有兩類，即給定誤差和擾動誤差。對于隨動系統(tǒng)，給定 的參考輸入是變化的，要求響應(yīng)以一定的精度跟隨給定的變化而變化，其響應(yīng)的 期望值就是給定的參考輸入。所以，應(yīng)以系統(tǒng)的給定誤差去衡量隨動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)
      t 性能。假設(shè)操作人員在操舵時是勻速轉(zhuǎn)動舵輪的，則輸入為斜坡函數(shù)θω =。其穩(wěn)
      態(tài)誤差終值：
      srsrtseetsRsGs →∞→==+=
      lim()lim()
      0
      ω KKA vcevtvp KKKKA eeeqvqzpp
      1()
      0.015ω≈
      （3.31）
      由式3.31可知，穩(wěn)態(tài)誤差與轉(zhuǎn)舵的速度有關(guān)，轉(zhuǎn)舵速度越快其穩(wěn)態(tài)誤差越大，π
      rads 轉(zhuǎn)舵速度越慢，穩(wěn)態(tài)誤差越小。當/ω =，即每秒轉(zhuǎn)60度時，穩(wěn)態(tài)誤差為 3
      0.0157 sre =。相對于舵角精度小于0.5度，其穩(wěn)態(tài)誤差量可以忽略不計，所以此系
      統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差完全滿足要求。
      影響系統(tǒng)動態(tài)性能的主要是比例閥和液壓缸的頻率0ω和ω。ph 0δ為比例閥的阻 尼比，其值變化較大，根據(jù)前人經(jīng)驗一般取0.4～0.6； ξ為液壓缸阻尼比，根據(jù) ph 經(jīng)驗，空載時為0.1～0.2，當負載增加時 ξ值也略有增加。
      ph
      液壓缸、比例閥及其放大器等相關(guān)參數(shù)見表3.1   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      表3.1 系統(tǒng)參數(shù)
      Table 3.1 System parameters
      名
      稱 數(shù)
      值 備
      注
      活塞直徑
      D
      0.4 m
      活塞桿直徑 d
      0.18
      m
      油缸  有效作用面積 ppA
      0.12 m
      油腔溶劑系數(shù)
      eV
      eppVAs=i
      隨初始位移變化而變化
      轉(zhuǎn)角傳感器
      paK
      固有頻率0ω 75/ rads
      額定流量 SQ
      160/min L
      在壓降為1
      額定電流
      rI
      0.8A
      阻尼比0δ 0.5~0.7 此系統(tǒng)取0.6
      比例額定壓差
      NP
      1aMP
      閥 閥芯直徑1d
      0.02m
      流量系數(shù)
      dC
      0.6
      流量增益系數(shù)
      1()sqdppKCw?=i
      qK
      ρ
      10.5[]ρ=()?
      ii
      cK
      cdvsKCwxpp油液密度ρ 8503/
      kgm
      油液
      油液粘度υ 3.92/
      ekgsm?i
      彈性模量 β 700e
      ～1400 aMP 取 1000
      將表中數(shù)值帶入式（3-30），可得舵機閉環(huán)傳遞函數(shù)：
      GS()
      = 1.2110×
      ssssss6544536278++×1681.39105.58107.6105.86101.2110 +×
      +×+×+×
      系統(tǒng)的特征方程為：
      ssssss65445362781681.39105.58107.6105.86101.2110++× +×+×+×+×=0
      將各系數(shù)排列成勞斯表，并計算出各個行列值[33]
      s 6
      41.3910×
      67.610×
      81.2110×
      5s
      168
      55.5810×
      75.8610×
      0
      4s
      41.0610×
      67.2510×
      81.2110×
      0
      =?π
      22()
      ppADd 4
      aMP
      時
      流量-壓力增益系數(shù)
      aMP
      隨負載變化而變化
      重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       舵機系統(tǒng)建模
      3s
      54.410×
      75.6710×
      0
      2s
      65.8610×
      81.2110×
      s
      74.7610×
      s 0
      81.2110×
      由于系統(tǒng)特征方程的各項值都為正數(shù)，且勞斯表第一列都為正號。根據(jù)勞斯-
      赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
      由Matlab可得閉環(huán)系統(tǒng)對階躍信號的響應(yīng)圖如圖3.6所示
      圖3.6 閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)
      Fig.3.6 Step response of closed-loop system
      由圖3.6可知，舵機閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)特性雖然無超調(diào)量無誤差，但反應(yīng)時間較長，在緩慢操舵時沒有問題，但在遇到特殊情況船舶較快轉(zhuǎn)向時舵機可能無法跟隨操 作命令作出迅速反應(yīng)。為了能達到較好的操舵性能必須對舵機系統(tǒng)加校正環(huán)節(jié)使 其達到更好的性能。
      3.5 本章小結(jié)
      根據(jù)第二章設(shè)計的液壓傳動系統(tǒng)，建立了比例閥、閥控缸，傳感器等環(huán)節(jié)的 數(shù)學(xué)模型，經(jīng)適當處理得到了舵機系統(tǒng)模型。根據(jù)模型計算了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，分 析了系統(tǒng)穩(wěn)定性。由系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)圖可知，閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)較慢，不能滿足高性 能舵機的要求，為下一章系統(tǒng)校正裝置的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真   控制算法及系統(tǒng)仿真
      在實際生產(chǎn)過程中許多被控對象隨負載變化或干擾因素影響，其對象特性或
      結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，且實際應(yīng)用的大部分系統(tǒng)都存在非線性時變因素，這對于依賴控 制對象精確模型的控制策略具有很大的影響，其控制效果將大打折扣有時甚至不 起作用。因此，在實際生產(chǎn)過程中，大量采用的仍是PID算法。有人估計現(xiàn)在有 90%以上的閉環(huán)控制仍采用PID控制器。這是因為PID控制具有以下的優(yōu)點[34,35]：
      ① 不需要被控對象的數(shù)學(xué)模型
      自動控制理論中的分析和設(shè)計方法主要是建立在被控對象的線性定常數(shù)學(xué)模
      型基礎(chǔ)上的。這種模型忽略了實際系統(tǒng)中的非線性和時變性，與實際的系統(tǒng)有較 大差距。對于許多實際控制對象，根本無法建立準確的數(shù)學(xué)模型，因此自動控制 理論中的很多設(shè)計方法很難用于大多數(shù)控制系統(tǒng)。對于這一類系統(tǒng)，使用PID控 制可以得到比較滿意的效果。
      ② 結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)
      PID控制器的結(jié)構(gòu)典型，計算工作量較小。需要整定的參數(shù)少，各參數(shù)有明確 的物理意義，參數(shù)調(diào)整方便，容易實現(xiàn)多回路控制、串級控制等復(fù)雜控制。
      ③ 有較強的靈活性和適應(yīng)性
      根據(jù)被控對象的具體情況，可以采用PID控制器的多種變種和改進的控制方
      式，例如PI、PD、帶死區(qū)的PID、積分分離PID和智能PID等。
      PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖4.1所示。系統(tǒng)由PID控制器和被控對象組成。
      圖4.1 PID控制原理圖
      Fig.4.1 Schematic diagram of PID control
      PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值xin(t)與實際輸出值yout(t)構(gòu)成
      控制偏差：
      etxintyoutt()()()
      （4.1）
      =?PID的控制規(guī)律為：   重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真
      Tdet()1
      utketetdt()(()())
      =++p ∫
      （4.2）
      Tdt 0 I
      tD
      4.1 模糊自適應(yīng)PID控制[36～40]
      雖然PID校正有很多優(yōu)點，但它存在參數(shù)修改不方便、不能進行在線自動調(diào) 整等缺點。如果能夠?qū)崿F(xiàn)PID參數(shù)的自動調(diào)整，則PID控制器的適應(yīng)性將更好。目前，要實現(xiàn)PID參數(shù)自動調(diào)整，應(yīng)用較多的是采用被控對象在線辨識，然后根 據(jù)一定的控制要求，對PID控制器的參數(shù)進行修改。但應(yīng)用辨識方法，必須建立 被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，當被控對象存在結(jié)構(gòu)非線性、參數(shù)時變性或模型不確 定性時，辨識效果很難奏效，就不能體現(xiàn)出PID控制的優(yōu)勢。船舶工作環(huán)境惡劣，加上舵機液壓系統(tǒng)的不確定性因素以及微機控制和數(shù)字化等問題，普遍存在較大 程度的外負載干擾、參數(shù)變化以及非線性因數(shù)。這些不確定的非線性因數(shù)和參數(shù) 時變，使得舵機系統(tǒng)很難建立非常精確的數(shù)學(xué)模型，傳統(tǒng)的控制策略很難滿足其 控制需要[35]。
      隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，人們利用人工智能的方法將操作人員的實際操作經(jīng)
      驗作為知識存入微機中，微機根據(jù)現(xiàn)場實際情況，自動計算調(diào)整PID參數(shù)，這樣 就形成了智能PID控制器。這種控制器把古典的PID控制與先進的專家系統(tǒng)相結(jié) 合，實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制。這種控制必須首先將操作人員(專家)長期實踐積累的經(jīng) 驗知識用控制規(guī)則模型化，然后運用推理對PID參數(shù)進行調(diào)整實現(xiàn)最佳控制。
      由于操作者經(jīng)驗不容易精確描述，控制過程中各種信號量及評價指標不好定
      量表示，模糊理論是解決這一系列問題的有效途徑，所以人們應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的基 本理論和方法，把規(guī)則的條件及操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則及有 關(guān)信息作為知識存入微機知識庫中，然后微機根據(jù)控制系統(tǒng)的實際響應(yīng)情況，應(yīng) 用模糊推理，即可自動實現(xiàn)對PID參數(shù)的最佳調(diào)整，這就是模糊自適應(yīng)PID控制。目前模糊自適應(yīng)PID控制器有多種結(jié)構(gòu)形式，但其工作原理基本一致。
      模糊自適應(yīng)PID控制器一般以誤差 e 和誤差變化 ec 作為二維模糊控制器的輸
      入，可以滿足不同時刻的 e 和 ec 對PID參數(shù)調(diào)整的要求。利用模糊控制規(guī)則在線 對PID參數(shù)進行修改，便構(gòu)成了模糊自適應(yīng)PID控制器，其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。
      de dt
      Δ
      PK
      Δ
      IK
      Δ
      DK
      圖4.2模糊自適應(yīng)PID控制器結(jié)構(gòu)圖
      Fig.4.2 Frame diagram of adaptive fuzzy PID control
       重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真
      PID參數(shù)模糊自整定是找出PID三個參數(shù)的增量與 e 和 ec 之間的模糊關(guān)系，在
      運行中通過不斷檢測 e 和 ec，根據(jù)模糊控制原理來對三個參數(shù)進行在線修改，以滿 足不同 e 和 ec 時對控制參數(shù)的不同要求，而使被控對象有良好的動、靜態(tài)性能。
      4.2 模糊控制器設(shè)計[41～43]
      船舶舵機模糊控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)舵葉的角度調(diào)節(jié)，即轉(zhuǎn)角控制；其次滿足船 舶舵機工作過程中的各種開關(guān)量控制。在轉(zhuǎn)舵過程中主要物理量，即舵葉轉(zhuǎn)角，其控制范圍和精度要求為：-35o～+35o，精度0.3 左右。
      extyt 由于舵機系統(tǒng)采用的是單變量調(diào)節(jié)方法。設(shè)偏差()()=?的語言變量為
      E，取其相應(yīng)的模糊子集為PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB；論域量化等級為 {-3，-2，-1，0，1，2，3}。又設(shè)偏差變化12 =ceee ?的語言變量為
      EC，其相應(yīng)的
      O
      模糊子集為PB，PS，ZO，NS，NB，論域量化等級為{-2，-1，0，1，2}。按工 人操作經(jīng)驗確定模糊子集和隸屬度函數(shù)，見表4.1～4.4。PID參數(shù)的語言變量為、、的增量 Δ、Δ與
      Δ，相應(yīng)模糊子集為o、、。根據(jù)本課題 PIDKKK PKIKDK rtLMN 實際情況，并參考前人用模糊控器控制船舶舵機的經(jīng)驗，Δ 論域范圍定義為[-6，PK 6]，Δ論域范圍定義為[-1.2，1.2]，Δ論域范圍定義為[-0.3，0.3]。變量均劃分 IK DK 為7個等級。
      表4.1  e 的量化域
      Table 4.1 Quantify domain of  e
      量化域(-15,-10](-10,-5](-5,-0.2](-0.2,0.2](0.2,5](5,10](10,15]  等級-3-2-1 0 1 2 3
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       控制算法及系統(tǒng)仿真
      表4.2 隸屬度函數(shù)
      μ A
      Table 4.2 Membership function
      μ A
      等
      uA
      級
      -3-2-1 0 1 2 3
      E
      A
      1(PB)0 0 0 0 0.1 0.4 1
      A   2(PM)0 0 0.2 0.3 0.5 1 0.4
      A 3(PS)0 0.2 0.5 0.7 1 0.5 0.1
      A  4(ZO)0 0.3 0.7 1 0.7 0.3 0  A 5(NS)0.1 0.5 1 0.7 0.5 0.2 0  A
      6(NM)0.4 1 0.5 0.3 0.1 0 0
      A 7(NB)1 0.4 0.1 0 0 0 0
      表4.3  ec 的量化域
      Table 4.3 Quantify domain of  量化域 [-6,-3](-3,-0.1](-0.1,0.1](0.1,3](3,6]  等級-2-1 0 1 2
      表4.4 隸屬度函數(shù)
      μ B
      Table 4.4 Membership function
      等
      uB
      級
      -2-1 0 1 2
      EC
      B 1
      (PB)0 0 0 0.5 1
      B
      (PS)0 0 0.5 1 0.5  B 3
      (ZO)0 0.5 1 0.5 0  B
      NS)0.5 1 0.5 0 0
      B
      5(NB)1 0.5 0 0 0
      ec
      μ B
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       控制算法及系統(tǒng)仿真
      ①
      PK
      控制器。PID控制器中，比例系數(shù)
      PK
      PK
      增大，可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度；但 統(tǒng)不穩(wěn)定。反之減小
      PK
      過大，會使系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)，甚至導(dǎo)致系，能使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度增大，減少超調(diào)量，但會降低調(diào)節(jié)精
      PK 度，使過度時間延長。因此，實現(xiàn) 性。的自調(diào)整將可以隨時改變系統(tǒng)的靜態(tài)動態(tài)特
      根據(jù)系統(tǒng)控制中對過渡過程的要求和專家經(jīng)驗，通常在偏差較大時，為了加
      快系統(tǒng)的響應(yīng)速度, 應(yīng)取較大的
      PK
      ；當偏差和偏差變化率為中等大小時, 為了使
      PK 系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減小和保證一定的響應(yīng)速度，為了使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能，應(yīng)增大
      PK
      值應(yīng)取小一些；當偏差較小時。將輸出量 Δ的模糊子集取為PB，PK
      PM，PS，ZO，NS，NM，NB，論域量化等級為{-3,-2,-1,0,1,2,3}，從而得出模糊
      控制規(guī)則表4.5； Δ的對應(yīng)模糊子集隸屬度見表4.6。
      PK
      表4.5
      Δ的模糊規(guī)則
      PK
      Δ
      PK
      Table 4.5 Fuzzy rule of
      Δ
      PK
      E
      PB PM PS ZO NS NM NB
      EC
      PB NB NB NB NM NS ZO PS  PS NB NM NM NS ZO PS PS  ZO NB NS NS ZO PS PS PM  NS NM ZO ZO PS PM PM PM  NB NS ZO PS PM PB PB PB
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       控制算法及系統(tǒng)仿真
      表4.6 隸屬度函數(shù)
      μ
      PK
      Table 4.6 Membership function
      μ
      PK
      等
      uKP
      級
      KP
      -3-2-1 0 +1 +2 +3
      L1
      (PB)0 0 0 0 0 0.4 1  L(PM)0 0 0 0 0.4 1 0.4  L(PS)0 0 0 0.5 1 0.5 0  L(ZO)0 0 0.4 1 0.4 0 0  L(NS)0 0.4 1 0.4 0 0 0  L6
      (NM)0.4 1 0.4 0 0 0 0  L7
      (NB)1 0.4 0 0 0 0 0
      定義模糊關(guān)系 其輸出控制
      PERAL
      =×
      PPZzUU
      =1
      =∪。由此可得到 Δ控制查詢表4.7PK
      表4.7
      ；
      KPRBL
      =×，則
      PZPEKPUERECR
      =°∧°
      Δ查詢表
      PK
      Δ
      PK
      Table 4.7 Query table of
      Δ
      PK
      E
      -3-2-1 0 1 2 3
      EC
      -2 3 3 2 2 1 0-1-1 3 2 1 1 0 0-2  0 3 1 1 0-1-1-3  1 2 0 0-1-1-2-3  2 1 0-1-2-2-3-3
      ②
      IK
      控制器。在PID控制器中，積分作用主要是消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。加強
      積分作用，有利于減小系統(tǒng)靜差，但是過強的積分作用，會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚 至引起振蕩。反之，減小積分作用，雖然有利于系統(tǒng)穩(wěn)定，避免振蕩，減小超調(diào) 量，但對消除系統(tǒng)靜差不利。通常在偏差較大時，為防止積分飽和,避免系統(tǒng)響應(yīng)
       重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真
      出現(xiàn)較大的超調(diào)，IK
      值要小,通常取
      IK
      = 0；當偏差和變化率為中等大小時，為了
      IK 使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減小和保證一定的響應(yīng)速度，時, 為了使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能, 應(yīng)增大
      IK 的取值要適當；當偏差較小
      值。
      =×
      ；
      =×，則 因此，將輸出控制量 Δ的模糊子集為PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB，IK 論域量化等級為{-3,-2,-1,0,1,2,3}。由其模糊關(guān)系 =°∧°
      IZIEKIUERECR
      IERAM
      KIRBM
      其輸出控制
      =∪IIZzUU
      =1
      。由此可得到控制 Δ查詢表4.8。
      IK
      表4.8
      Δ查詢表
      IK
      Δ
      IK
      Table 4.8 Query table of
      Δ
      IK
      E
      -3-2-1 0 1 2 3
      EC
      -2 2 3 2 2 1 0 0-1 1 2 2 1 0 0 0  0 0 1 1 0-1-1 0  1 0 0 0-1-2-2-1  2 0 0-1-2-2-3-2
      ③
      DK
      控制器。在PID控制器中，微分作用主要是針對具有大慣性的被控對象，DK 改善其動態(tài)性能。增大微分系數(shù)，有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，DK 穩(wěn)定性增加，但對擾動敏感，抑制外擾能力減弱。若 前制動，從而延長調(diào)節(jié)時間，反之若
      DK
      過大，會使得響應(yīng)過程提
      不應(yīng)取定值。當偏差
      過小，調(diào)節(jié)過程的減速將會滯后，過程超
      DK 調(diào)增加，系統(tǒng)響應(yīng)變慢。因此，對于時變且不確定系統(tǒng)，較大時, 為防止因開始時偏差的瞬間變大可能引起的微分過飽和而使控制作用超
      出許可范圍, 應(yīng)取較小的 DK；當偏差和變化率為中等大小時，DK的取值對系統(tǒng)影
      響很大應(yīng)取小一些；當偏差較小時，為避免輸出響應(yīng)在設(shè)定值附近振蕩, 以及考慮 系統(tǒng)的抗干擾能力, 應(yīng)適當選取 DK。其原則是: 當偏差變化率較小時，DK取大一
      些;當偏差變化率較大時，DK
      取較小的值, 通常
      DK
      為中等大小。
      =×
      ；
      =×，則 因此，將輸出控制量 Δ的模糊子集為PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB，DK 論域量化等級為{-3,-2,-1,0,1,2,3}。由其模糊關(guān)系
      DZDEKDUERECR
      DERAN
      KDRBN
      =°∧°
      其輸出控制
      DDZzUU
      = 1
      =∪
      。由此可得到控制 Δ查詢表4.9。
      DK
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       控制算法及系統(tǒng)仿真
      表4.9
      Δ查詢表
      DK
      Δ
      DK
      Table 4.9 Query table of
      Δ
      DK
      E
      -3-2-1 0 1 2 3
      EC
      -2 2 2 2 1 1 0 0-1 2 1 2 1 0 0 0  0 1 1 1 0-1-1-1  1 0 0 0-1-2-1-2  2 0 0-1-1-2-2-2
      對于此系統(tǒng)，我們先計算得到三個參數(shù)的查詢表，并將其輸入PLC控制器中。
      系統(tǒng)運行過程中，只需計算誤差和誤差變化率，直接從表中查詢數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù) 與原控制參數(shù)疊加，以此實現(xiàn)對PID參數(shù)的在線自校正。這樣做能有效減少控制 器的運算量，提高響應(yīng)速度，其工作流程圖如圖4.3所示。
      ekeck(),()
      ΔΔΔ，PIDKKK
      ekxkyk()()()= ?
      eckekek()()(1)=??
      ekek(1)()? =
      圖4.3 模糊PID在線自整定工作流程
      Fig.4.3 Online self-tuning workflow of fuzzy PID
      PIDKKK ,，4.3 舵機系統(tǒng)仿真[44～48]
      MATLAB是由美國MathWorks公司開發(fā)的優(yōu)秀的控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計軟
      件。MATLAB語言是一種用于科學(xué)工程計算的高效率高級語言，它在數(shù)值計算、數(shù)字信號處理、系統(tǒng)識別、自動控制、時域分析與建模、優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)仿真等 方面表現(xiàn)出一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢。其強大的矩陣運算能力和完美的圖形
       重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真
      可視化功能使得它成為控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣的工具。MATLAB軟件中的SIMULINK 工具箱可以對動態(tài)系統(tǒng)模型進行數(shù)字仿真，并且其圖形化設(shè)計界面使得構(gòu)件系統(tǒng) 模型更加直觀、方便。SIMULINK支持連續(xù)和離散系統(tǒng)以及連續(xù)離散系統(tǒng)，也支 持線性與非線性系統(tǒng)，常用來仿真較大且復(fù)雜的系統(tǒng)。利用SIMULINK工具，用 戶可以容易的實現(xiàn)模型的創(chuàng)建，大大降低仿真難度。
      本文利用SIMULINK工具箱建立舵機仿真模型。建立的舵機數(shù)學(xué)模型，是一
      個閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的一個主要輸入是操作人員預(yù)設(shè)置的舵轉(zhuǎn)角，該輸入經(jīng) 控制器、比例閥、液壓缸等元件后，輸出的實際轉(zhuǎn)角經(jīng)傳感器反饋，與設(shè)定值作 對比。其動態(tài)仿真模型如圖4.4所示。
      圖4.4 動態(tài)仿真模型
      Fig.4.4 Dynamic simulation model
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       控制算法及系統(tǒng)仿真
      圖4.5 階躍響應(yīng)
      Fig.4.5 Step response
      圖4.6 輸入正弦信號頻率分別為1、2、3、4
      ZH時系統(tǒng)響應(yīng)
      Fig.4.6 Frequency response of the system for Input sinusoidal signal which frequency is one or two
      or three or four
       重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       控制算法及系統(tǒng)仿真
      由傳遞函數(shù)可知，舵機系統(tǒng)由一個慣性環(huán)節(jié)、一個微分環(huán)節(jié)、兩個振蕩環(huán)節(jié)
      組成。由圖4.5可知，在未加校正時，由元器件組成的閉環(huán)系統(tǒng)雖無超調(diào)量，但其 響應(yīng)時間較長大約為7s；在加入PID校正后，系統(tǒng)響應(yīng)時間有了明顯的改善，響 應(yīng)時間縮短到約5s，但同時最大超調(diào)量也隨之增加，達到了8%左右，此時基本上 能夠滿足系統(tǒng)的需要；在采用模糊PID控制后，系統(tǒng)響應(yīng)縮短到3.5s，超調(diào)量控 制在5%以內(nèi)，系統(tǒng)誤差也得到了有效減少。
      跟隨性是衡量隨動系統(tǒng)性能的一個重要指標。由圖4.6可看出，在輸入正弦信
      號頻率為1 ZH時，無校正閉環(huán)響應(yīng)無法快速跟隨輸入變化，響應(yīng)僅為輸入的60%
      左右，且最開始半個周期與后面周期相比，超調(diào)量較大，PID調(diào)節(jié)及模糊PID都 能較好地跟隨輸入信號；隨著輸入頻率的提高，無論是無校正閉環(huán)、常規(guī)PID調(diào) 節(jié)還是模糊PID調(diào)節(jié)的跟隨性能都將下降，在輸入正弦信號頻率為
      4ZH時，模糊 PID能夠保持響應(yīng)為輸入信號的80%，常規(guī)PID能夠保持70%，無校正閉環(huán)為25%，且其前半周期與后面周期的差別更大。綜上所述，模糊PID控制使系統(tǒng)閉環(huán)快速 性及跟隨性能比常規(guī)PID控制有了較明顯的提高。對于本舵機系統(tǒng)，模糊 PID 控 制優(yōu)于常規(guī) PID，更能適應(yīng)工況的變化。
      4.4 本章小結(jié)
      本章介紹了PID及模糊控制原理，為充分利用PID控制優(yōu)勢，提高PID控制
      適應(yīng)性，根據(jù)舵機實際情況選擇了模糊PID控制方案，設(shè)計了舵機模糊控制器。并對舵機閉環(huán)、常規(guī)PID調(diào)節(jié)和模糊PID調(diào)節(jié)三種控制方式進行了仿真比較。得 出模糊PID控制可使舵機獲得較好的動態(tài)性能，適合高性能舵機的需要。
       重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文
       基于CAN總線的分布式PLC控制系統(tǒng)   基于CAN總線的分布式PLC控制系統(tǒng)
      5.1 CAN總線 [49～51]
      CAN 是Controller Area Network（局域網(wǎng)控制器）的縮寫，主要是用于各 種過程監(jiān)測與控制的一種網(wǎng)絡(luò)，是目前國際上應(yīng)用最廣的總線之一。最初CAN 是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換 而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。由于CAN卓越的特性和極高的可靠性，所 以非常適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備互聯(lián)。隨著CAN高層協(xié)議的不斷發(fā)展，其應(yīng)用 范圍不僅局限在汽車工業(yè)領(lǐng)域，在工業(yè)自動化、過程控制、工程機械、船舶 運輸、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域都在迅速發(fā)展。
      由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設(shè)計，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點包括如下：
      ① CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任何一節(jié)點均可在任意時間主動地向
      網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送消息，而不分主從。
      ② 在報文標識符上，CAN上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的
      實時要求，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)最多可在134微秒內(nèi)得到傳輸。
      ③ CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息出
      現(xiàn)沖突時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不 受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤其在網(wǎng)絡(luò)負 載很重的情況下，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。
      ④ CAN節(jié)點只需通過對報文的標識符濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多
      點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。
      ⑤ CAN的直接通信距離最遠可達10Km（速率在5kbps以下），通信速
      率最高可達1Mbps（通信距離最長為40m）。
      ⑥ CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個。在標準
      幀報文標識符有11位，而在擴展幀的報文標識符（29位）的個數(shù)幾乎不受限 制。
      ⑦ 報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，數(shù)據(jù)出錯率極低。
      ⑧ CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效
      果。
      ⑨ CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上
      其他節(jié)點的操作不受影響。
      ⑩ CAN總線具有較高的性能價格比。它結(jié)構(gòu)簡單器件容易購置，每個
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      節(jié)點的價格較低，而且開發(fā)技術(shù)容易掌握，能充分利用現(xiàn)有的單片機開發(fā)工 具。
      CAN總線的通信線路由兩條導(dǎo)線組成，分別為CAN-H和CAN-L，網(wǎng)絡(luò)中所
      有節(jié)點均掛接在這兩條線路上，并通過它進行通信。CAN通信線路的總線值為 兩種互補邏輯數(shù)值之一：“隱性”或“顯現(xiàn)”。顯性數(shù)值表示邏輯“0”，隱性數(shù)值 表示邏輯“1”。當在總線上出現(xiàn)同時發(fā)送顯性和隱形位時，其結(jié)果是總線數(shù)值 為顯性。在隱性狀態(tài)下，VCAN-H和VCAN-L被固定于平均電壓電平，Vdiff近似為0。在總線空閑或隱性位期間，發(fā)送隱性狀態(tài)。顯性狀態(tài)以大于最小 閥值的差分電壓表示，如圖5.1所示。
      V
      VCAN-H
      Vdiff
      Vdiff
      VCAN-L
      隱形位隱形位顯形位
      時間t
      圖5.1總線位的數(shù)值表示
      Fig.5.1 Bit Values of bus
      由于CAN技術(shù)應(yīng)用的普遍推廣，這就要求通信協(xié)議的標準化。為此，1991
      年9月Bosch公司制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范（Version2.0）。該規(guī)范包括A和B 兩部分，2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式，而2.0B 給出了標準和擴展的兩種報文格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通 運輸工具—數(shù)字交換—高速通信控制器局域網(wǎng)（CAN）國際標準（ISO11898），為 CAN進一步標準化、規(guī)范化起到了重要的作用。
      5.1.1 CAN總線通信協(xié)議
      CAN總線作為一種國際標準，也遵從網(wǎng)絡(luò)標準模型。不過由于CAN的數(shù)據(jù)
      結(jié)構(gòu)簡單，又是范圍較小的局域網(wǎng)，因此根據(jù)ISO/OSI參考模型，CAN只采用 了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層又分為物理層信號（PLS）、物理 媒體連接（PMA）及介質(zhì)從屬接口（MDI）三部分，完成電氣的連接、實現(xiàn)驅(qū)動 器/接收器特性、同步、定時、位編碼解碼等功能。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制（LLC）與媒體訪問控制（MAC）兩部分，分別完成驗收濾波、過載通知、恢復(fù) 管理，以及數(shù)據(jù)包裝/解包、幀編碼、介質(zhì)訪問管理。出錯檢測、應(yīng)答等功能，如
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      圖5.2所示。實際應(yīng)用CAN總線時，用戶可根據(jù)需要實現(xiàn)應(yīng)用層的功能。由于應(yīng) 用層協(xié)議數(shù)據(jù)直接取自數(shù)據(jù)鏈路層或直接向鏈路層寫數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)層次大為簡化，所以系統(tǒng)控制信號的實時傳送性能大幅度提高。
      圖5.2 CAN總線ISO/OSI參考模型層結(jié)構(gòu)
      Fig.5.2 ISO/OSI reference model of CAN bus
      5.2 CANopen協(xié)議[51]
      CAN總線僅僅定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，而沒有規(guī)定應(yīng)用層，本身并不完
      整，需要一個高層協(xié)議來定義CAN報文中的11/29位標識符、8字節(jié)數(shù)據(jù)的使用。而且，基于CAN總線的工業(yè)自動化應(yīng)用中，越來越需要一個開放的、標準化的高 層協(xié)議：這個協(xié)議支持各種CAN廠商設(shè)備的互用性、互換性，能夠?qū)崿F(xiàn)在CAN 網(wǎng)絡(luò)中提供標準的、統(tǒng)一的系統(tǒng)通訊模式，提供設(shè)備功能描述方式，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管 理功能。CANopen協(xié)議在這種需求下應(yīng)運而生，此協(xié)議是在20世紀90年代末，由CiA組織（CAN-in-Automation）在CAL（CAN Application Layer）的基礎(chǔ)上發(fā) 展而來，一經(jīng)推出便在歐洲得到了廣泛的認可與應(yīng)用。經(jīng)過對CANopen協(xié)議規(guī)范 文本的多次修改，使得CANopen協(xié)議的穩(wěn)定性、實時性、抗干擾性都得到了進一 步的提高。并且CIA在各個行業(yè)不斷推出設(shè)備子協(xié)議，使CANopen協(xié)議在各個行 業(yè)得到更快的發(fā)展與推廣。目前CANopen協(xié)議已經(jīng)在運動控制、車輛工業(yè)、電機 驅(qū)動、工程機械、船舶海運等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
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      如圖5.3所示為CANopen設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，CANopen協(xié)議通常分為通訊、對象字
      典、以及用戶應(yīng)用層三個部分
      圖5.3 CANopen設(shè)備結(jié)構(gòu)圖
      Fig.5.3 Schematic diagram of CANopen equipment
      通信接口和協(xié)議軟件提供在總線上收發(fā)通信對象的服務(wù)。不同CANopen設(shè)備
      間的通信都是通過通信對象完成的。這一部分直接面向CAN控制器進行操作。
      對象字典描述了設(shè)備使用的所有數(shù)據(jù)類型、通信對象和應(yīng)用對象，是一個
      CANopen設(shè)備的核心部分。對象字典位于通信程序和應(yīng)用程序之間，向應(yīng)用程序 提供接口。
      5.3 控制電路實現(xiàn)
      船舶在航行時根據(jù)不同的情況需要不同的操舵模式，常用的有手動應(yīng)急操舵，隨動操舵和自動操舵（目前主要是使船舶保持在固定航向上）。根據(jù)實際需要設(shè)計 了基于CAN總線的PLC控制的舵機原理方塊圖，如圖5.4所示。其工作原理為：由 舵輪產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速信號，通過轉(zhuǎn)角傳感器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號輸 入PLC1中，與經(jīng)PLC2的D/A并通過CAN總線傳送到PLC1的舵角反饋信號比較，比 較后得到的偏差信號經(jīng)過校正運算，得到控制信號，PLC1將控制信號經(jīng)CAN總線 傳送到PLC2，D/A轉(zhuǎn)換后發(fā)送到比例放大器中，比例放大器根據(jù)控制信號的正負 及大小驅(qū)動比例電磁鐵，從而推動功率級閥芯產(chǎn)生一定的開口，使液壓油能夠進 入液壓缸推動螺旋作動器運動，最終帶動舵葉轉(zhuǎn)動。舵轉(zhuǎn)動后由舵角檢測傳感器 產(chǎn)生舵轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號通過CAN總線傳輸?shù)街骺刂破髦信c輸入 信號繼續(xù)比較，如此形成閉環(huán)控制周期。系統(tǒng)控制功能圖如圖5.5所示[52]，控制流 程圖如圖5.6所示。
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      圖5.4 舵機控制原理圖
      Fig.5.4 Schematic diagram of steering gear control
      圖5.5 控制功能圖
      Fig.5.5 Function diagram of control
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      圖5.6 控制流程圖
      Fig.5.6 Flow diagram of control
      5.3.1 主電路設(shè)計
      電源開關(guān)主泵電機備用泵電機變壓器及急停開關(guān)及控制部分熔斷器主泵、備用泵電機控制PLC控制
      QS
      A QA
      FU3 B FU4L1 24V電源C FU5
      N FU1
      FU2
      FU6 KN1.0 KM1.0 HL1
      FR1
      KN1.1 KM1.1 0V
      KM1.0
      KM2.0
      N KN1.2 KM1.2
      KN2.0FR1
      KM2.0 3
      FR2
      FR2
      KM2.1KN2.1 KN2.2 KM2.2
      U1 V1W1
      YA1KA1
      KM1.2
      M1
      M2 KM2.2
      YA2KA2
      U2 V2W2
      KM1.1
      KM2.1
      圖5.7 電氣控制主電路圖
      Fig.5.7 Main circuit of electrical control
      TC
      220V
      PLC
      第五篇：用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論構(gòu)建職業(yè)教育新型師生關(guān)系論文
      關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義構(gòu)建職業(yè)教育師生關(guān)系
      摘要：構(gòu)建新型師生關(guān)系的理論依據(jù)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。構(gòu)建新型師生關(guān)系有重要的現(xiàn)實意義和重大的歷史作用；調(diào)查情況顯示學(xué)生發(fā)展需要、教學(xué)目的要求闡釋其必然性；教師角色多元化，突出主導(dǎo)性，以學(xué)生為中心，突出主體性，構(gòu)建新型師生關(guān)系，積極建構(gòu)職業(yè)教育新課程標準，以適應(yīng)未來教育現(xiàn)代化要求。
      1．構(gòu)建新型師生關(guān)系的理論依據(jù)。
      隨著課程改革的全面推進和現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，建構(gòu)主義(con一structivism)學(xué)習(xí)理論給教學(xué)或?qū)W習(xí)帶來一場革命啟示。有以下觀點：學(xué)習(xí)過程不是學(xué)習(xí)者被動地接受知識，是在與環(huán)境交互作用的過程中主動地建構(gòu)內(nèi)部心理表征的過程；學(xué)習(xí)活動是以學(xué)習(xí)者為中心，是真實的；意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)的目的；強調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，“情境”、“協(xié)作”、“會話”、“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中四大要素；學(xué)習(xí)是與一定的社會文化背景即“情景”相聯(lián)系的，通過“同化”與“順應(yīng)”達到對新知識意義的建構(gòu)；同化與順應(yīng)離不開原有認知結(jié)構(gòu)中的知識、經(jīng)驗與表象?！?/p>
      2．構(gòu)建新型師生關(guān)系的現(xiàn)實意義。
      教育是在人與人之間的交往中展開的，師生關(guān)系在很大程度上決定著教育的質(zhì)量和效果。構(gòu)建新型師生關(guān)系是體現(xiàn)學(xué)校辦學(xué)理念的需要，有利于學(xué)生的健康成長和教育事業(yè)發(fā)展，在學(xué)校教育中具有重要的地位。社會發(fā)展呼喚新型的師生關(guān)系。
      2．1新型師生關(guān)系的內(nèi)涵。師生關(guān)系是教學(xué)活動中最基本的關(guān)系。新型師生關(guān)系是完成教學(xué)任務(wù)的教與學(xué)的關(guān)系，也有情感行為的心理關(guān)系等。它是一種特殊的人際關(guān)系，是教師與學(xué)生在日常的正式與非正式的交往過程中形成的。受制于一定的制度、教學(xué)規(guī)范。蘇聯(lián)教育家克魯普斯卡婭說：“教育新人就是形成人與人之間的新關(guān)系，教育的本質(zhì)就在于建立個人與集體和社會這種實際聯(lián)系和關(guān)系的體系，以保證個人的社會化”?！?/p>
      2．2構(gòu)建新型師生關(guān)系的作用。良好的師生關(guān)系能促進教師個人魅力的輻射和滲透，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感，使學(xué)生全面成長成才。構(gòu)建新型的師生關(guān)系(OnNewTeachers舢dentRelationship)，達到素質(zhì)教育的目的，是我國社會主義新時期的歷史使命。
      2-3．1調(diào)查情況醒示。據(jù)北京市教科院基礎(chǔ)教育研究所的一份調(diào)查，北京市93．1名的中小學(xué)教師感到當教師越來越不容易，壓力很大，如有機會想調(diào)換工作的占50．8％，只有17．5％的教師愿意終身從事這一職業(yè)。分析原因：～是教育改革與發(fā)展對教師提出越來越高的要求，二是生源減少引發(fā)教師崗位的競爭，三是學(xué)生考試成績與教師業(yè)績評價導(dǎo)向，四是社會對教師職業(yè)過高要求。國內(nèi)研究者對中小學(xué)生選擇最有威信的教師的類型進行了研究。調(diào)查表明，學(xué)生最佩服、最喜愛的教師都具有開明、溫和、理解、信任等人格特征。調(diào)查警示我們，一是要引導(dǎo)教師增強危機意識和自我發(fā)展意識：二是要改進管理思想和方式，尊重學(xué)生人格和合法權(quán)利；再者，建立起民主平等的新型師生關(guān)系。
      2．3．2學(xué)生發(fā)展的需要。學(xué)生發(fā)展的前提是自信。自信是學(xué)生終身學(xué)習(xí)的基石。教師要保護和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，就要承認人才的多樣性，發(fā)展先后性，特長側(cè)重性，多看學(xué)生的長處，允許他們存在缺陷和不足。
      2-3-3教學(xué)目的要求。教學(xué)目的的一個重要方面，就是培養(yǎng)學(xué)生在已知基礎(chǔ)上探求未知的能力。一是教師要善于把已知當未知。教師要努力在教學(xué)研究的過程中形成自己的見解，不當“傳聲筒”。二是教師要善于把學(xué)生當先生?！敖虒W(xué)相長”成為真正的現(xiàn)實，正如《新課程標準實施綱要》指出的：“教師在教學(xué)過程中應(yīng)與學(xué)生積極互動、共同發(fā)展?！?/p>
      3．教師角色多元化
      3．1學(xué)習(xí)活動的組織者。教師與課程同步發(fā)展，是學(xué)習(xí)活動的組織者。學(xué)習(xí)是學(xué)校發(fā)展的源動力，教師創(chuàng)設(shè)一種每個人都參與學(xué)習(xí)，發(fā)表見解，獨立或協(xié)同學(xué)習(xí)的班組氛圍。教是為了不教，使學(xué)生成為追求知識的主人。二是系統(tǒng)思維靈活運用多種教學(xué)策略，在與學(xué)生平等對話互動中點撥和指導(dǎo)，實現(xiàn)教學(xué)相長。
      3．2綜合信息的提供者。教學(xué)中，教師是各種綜合信息的提供者，學(xué)生新知識學(xué)習(xí)的“先行組織者”。一是更好地“用教材”、“用信息”，不是“教教材”。二是教師給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供適當?shù)摹澳_手架”，以縮短學(xué)生原有知識經(jīng)驗與新的知識經(jīng)驗之間的距離。
      3．3技能操作的合作者。職業(yè)教育教學(xué)必須突出實踐性。教師要選擇出以學(xué)生的經(jīng)驗與生活為核心的實踐性課程形態(tài)。一是基于學(xué)生的直接經(jīng)驗。二是密切聯(lián)系學(xué)生自身生活和社會生活。三是體現(xiàn)對知識的綜合運用。把技能操作過程變成師生合作，共同發(fā)展的互動過程。
      3．4創(chuàng)新能力的培養(yǎng)者。創(chuàng)新是教育的最高境界和終極目標。教育目標是通過教學(xué)活動實現(xiàn)。特點是將教學(xué)目的以傳授知識為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生發(fā)展為中心；教學(xué)過程以封閉式轉(zhuǎn)向開放式。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，創(chuàng)新情感、創(chuàng)新思維的創(chuàng)新能力。
      3．5校本開發(fā)的研究者。教師是教育教學(xué)的研究者，尤其體現(xiàn)在校本研發(fā)。一是要有教科研精神，追求教育教學(xué)新境界。二是教學(xué)過程要以研究者的心態(tài)置身教學(xué)情景中，以研究者眼光審視和分析學(xué)習(xí)理論與教學(xué)實踐，探求解決問題的途徑與方法，提高教學(xué)質(zhì)量和效益。
      3．6就業(yè)服務(wù)的指導(dǎo)者。職業(yè)院校教師是學(xué)生就業(yè)服務(wù)的指導(dǎo)者。一是指導(dǎo)學(xué)生樹立正確的就業(yè)觀念。指導(dǎo)學(xué)生理性分析形勢，堅持相關(guān)原則，適應(yīng)市場經(jīng)濟雙向選擇。二是指導(dǎo)學(xué)生具備一定技能以適應(yīng)，盡快順利擇業(yè)、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)。
      4．學(xué)生為中心的主體性。
      提倡以教師為主導(dǎo)，教師是教學(xué)中的引導(dǎo)者、促進者，是“平等中的首席”。學(xué)生為主體，學(xué)生學(xué)習(xí)知識時的意義建構(gòu)，是在真實的任務(wù)情境中，合作與對話中實現(xiàn)。使“知識在對話中生成，在交流中重組，在共享中倍增”。
      總之，教師必須具備現(xiàn)代教育理念，不斷完善自己的專業(yè)素質(zhì)，職業(yè)品質(zhì)及教育教學(xué)能力，扮演好多元角色，要以學(xué)生為中心突出主體性，構(gòu)建新型師生關(guān)系。像美國著名課程專家多爾所說：教師是“平等中的首席“。
       
      
    
      

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