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1、第五章 舵机与舵回路n重点介绍鱼雷中常用电动舵机、气动舵机和液压舵机的工作原理和结构组成。5-1 概述控制系统信号处理部分（即控制器）输出的操舵信号经放大处理后控制执行部件运动，通过拉杆带动舵面偏转，使舵面的偏转符合控制指令的要求。伺服控制系统伺服控制系统5-1 概述 能够产生足够大的操纵力，克服作用在舵上的流体动力及各种摩擦力；能使舵面产生足够的偏转角和偏转角速度；具有较好的快速性；体积小、重量轻；死区小，保证航行品质；可靠性好、工艺性好、维护方便。对舵机与舵回路的要求对舵机与舵回路的要求舵机的分类1)按采用的能源分：气动舵机、电动舵机和液压舵机；2)按功用分：横舵机、直舵机和差动舵机；3)
2、按操舵方式分：比例式舵机和继电式舵机。5-2 气动舵机与舵机回路1滑阀；2活塞；3进气口；4排气口；5壳体如果操舵信号使滑阀向左移动，气槽B就与进气中腔A接通，工作气体经气槽B通到活塞右腔，推动活塞向左运动；同时活塞左腔的空气经气槽E与排气管C接通，排出舵机外部。活塞向左运动直到滑阀台肩重新将气槽B堵住为止。可见活塞的运动是跟随滑阀的运动的。也就是说活塞是按操舵信号的要求运动的。它的运动放大系数为1。-3电动舵机与舵回路 电动舵机将成为鱼雷伺服机构的重要发展方向n 所需的操舵功率减小，降低了电动舵机重量。n 电动舵机在加工精度，装配调整，材料选用上没有特殊的困难，成本较低。n 电动舵机的可靠性
3、和可维护性好，还较易实现多通道的控制。1.所需的能源比气动或液压舵机容易实现，线路的铺设和改装也很方便。舵机组件是用于驱动鱼雷舵面旋转的功能组件，工作原理如图所示。工作过程中，由操舵电路通过接线架上的舵机信号输入插座给每一个舵机提供正或负的控制电压，驱动每一个舵机上的操舵电机旋转，再由操舵电机驱动蜗轮蜗杆减速机构、最后由蜗轮轴驱动鱼雷舵面旋转。a)a)加法放大电路加法放大电路该电路将操舵信号与位置反馈信号比较放大，形该电路将操舵信号与位置反馈信号比较放大，形成位置偏差信号后，送入校正电路。成位置偏差信号后，送入校正电路。b)b)校正电路校正电路该电路的作用是对控制回路进行该电路的作用是对控制回
4、路进行PIDPID校正补偿，校正补偿，提高控制的快速性，减少静差，处理后的信号送给后提高控制的快速性，减少静差，处理后的信号送给后级比较。级比较。电动舵机回路c)c)脉宽调制电路脉宽调制电路该电路的核心是一片双该电路的核心是一片双PWMPWM控制芯片，它的原理控制芯片，它的原理是接收校正电路与一定频率幅值的三角波信号比较是接收校正电路与一定频率幅值的三角波信号比较后的信号，在芯片内产生一个模拟误差电压信号，后的信号，在芯片内产生一个模拟误差电压信号，输出两路不同极性的输出两路不同极性的PWMPWM信号，达到控制电舵机打出信号，达到控制电舵机打出不同舵角的目的。不同舵角的目的。d)d)光电耦合和
5、功率放大电路光电耦合和功率放大电路光电耦合电路将操舵控制信号与雷上电舵机的光电耦合电路将操舵控制信号与雷上电舵机的供电隔离，提高控制回路的抗干扰能力；前级放大供电隔离，提高控制回路的抗干扰能力；前级放大电路的作用是增大电流，以带动后级舵机功放正常电路的作用是增大电流，以带动后级舵机功放正常工作。工作。舵机三维图 5-4 液压舵机与舵回路 液压舵机是以高压油为能源的执行机构。它和电动舵机、气动舵机相比、具有功率增益大、转动惯量小，输出力矩大、运转平稳、快速性好、结构紧凑、重量轻、体积小、灵敏度高、控制功率小和承受负载大等优点。液压舵机的基本原理组成包括电液伺服阀，作动筒和信号反馈装置等部分，如图
6、所示。电液伺服阀，又称电液信号转换装置。电液伺服阀一般包括力矩马达和液压放大器两个主要部分。作动筒，又称液压筒或油缸，由筒体和运动活塞两部分组成。信号反馈装置，用来感受活塞的位移或速度变化，转换成相应的电信号，用来构成伺服舵回路。1.液压舵机的组成 电液伺服阀(力矩马达和液压放大器)，作动筒和位移反馈传感器，构成一个紧凑的整体。作动筒的筒体就舵机壳体，电液伺服阀的壳体与作动筒紧密地连成一体，高压油路都作在壳体内。为了节省空间和体积，位移传感器就安装在活塞杆的内部。2.典型液压舵机的原理结构 1导磁体；2永久磁体；3控制线圈；4衔铁；5弹簧管；6挡板 7喷嘴；8溢流腔；9反馈杆；10阀芯；11阀套；12回油节流孔；13固定节流孔；14油滤；15作动筒壳体；16活塞杆；17活塞；18铁芯；19线圈；20位移传感器 舵回路是指由舵机，放大变换器与反馈装置构成的闭合回路。也称此回路为舵机系统。从图中可看出信号的传递过程。位置反馈的作用是使舵面的角位移与进入综合装置的控制信号同步。3 舵回路
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