淺析隨動控制系統(tǒng)在絞車中的應(yīng)用

袁曉宇

摘? 要：? 纜控潛航器ROV較多使用絞車作為收放配套設(shè)備，而張力控制絞車是當(dāng)前使用較為廣泛的一種，能實現(xiàn)光纜的自動收放、自動排纜等功能。加入隨動系統(tǒng)是為了彌補(bǔ)絞車收放光纜反應(yīng)不靈敏，無法正確定位收放長度等問題。隨動系統(tǒng)可以很好的解決目前存在的困擾，使?jié)摵狡鞲玫陌l(fā)揮水下探測、識別的工作能力。

關(guān)鍵詞：? 隨動系統(tǒng);絞車;潛航器

Application of follow –up control system in winch

Yuan Xiao YU

（The 7th Research Institute of China Shipbuilding Industry Group Co.，Ltd.，

Yichang 443003，Hubei）

Abstract： Cable controlled ROV uses winch as supporting equipment for retraction and release，while tension control texturing car is widely sued at present，which can realize the automatic retraction and release，automatic cable arrangement and other functions of optical cable，and join with.

Key words： Follow up system; winch; submersible

0 引言

帶纜潛航器（ROV）在水下工作是通過安裝在母船上的張力控制絞車進(jìn)行收放，對檢測光纜張力，自動收放光纜，減緩光纜受力有一定的幫助。但是實際使用時常常出現(xiàn)張力很大無法正常減緩放纜速度，張力很小無法正常收纜等情況，無法準(zhǔn)確控制光纜長度，使?jié)摵襟w無法表現(xiàn)出最佳的工作狀態(tài)，時常還會出現(xiàn)因纜過長被螺旋槳掛斷的情況。隨動系統(tǒng)的引入將很好的處理以上出現(xiàn)的問題。

1 絞車組成

絞車由牽引裝置、收纜裝置、排纜裝置、絞車操控裝置等組成（如圖1所示），在絞車組成上利用了牽引裝置以及收纜裝置分離的結(jié)構(gòu)方式，從而很好的解決了光纜按序排列之間的不合理情況。在工作的時候光纜利用多個牽引輪以釋放部分張力，可以起到光纜整齊排列在絞盤上的作用。

2? 絞車工作原理

絞車通過牽引、收纜、排纜裝置的聯(lián)動來配合潛航器在水下的正常工作。

1）牽引裝置：絞車上的牽引裝置是通過光纜的張力來產(chǎn)生牽引動力。牽引裝置主要由電機(jī)、主動牽引輪、從動牽引輪組成。

2）收纜裝置：收纜裝置的主要作用是將光纜有序的盤在絞盤上。收纜裝置主要由電機(jī)、絞盤等組成。

3）排纜裝置：排纜裝置是通過螺紋的絲杠的轉(zhuǎn)動，將光纜一圈圈有序的盤繞在絞盤上。主要由電機(jī)、螺紋絲杠、排線和換向結(jié)構(gòu)組成。

3? 隨動控制系統(tǒng)

常說的隨動控制系統(tǒng)servo system也叫伺服系統(tǒng)，屬于一種反饋控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中其輸出值主要是速度、機(jī)械位移、加速度。所以隨動控制系統(tǒng)主要與位置、速度或者加速度有很大的關(guān)系。隨動系統(tǒng)的參數(shù)輸入并不是簡單的時間解析函數(shù)，怎樣變化并不知道，是隨著時間任意變化的。而控制系統(tǒng)的主要作用是在任何情況下都能保證輸出以一定精確度跟隨參數(shù)輸入的變化而變化。伺服系統(tǒng)在自動控制系統(tǒng)中把輸出量值以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化。

在控制系統(tǒng)中給定的輸入值如果是預(yù)先未知同時是隨時間變化的并且的輸出量隨輸入量的變化而變化這種系統(tǒng)也叫做隨動系統(tǒng);準(zhǔn)確定位和快速跟蹤是隨動系統(tǒng)的重要指標(biāo)?？刂圃砣鐖D2

4? 系統(tǒng)設(shè)計

本論文主要利用隨動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和靜特性的特點開展研究。通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制絞車收放纜的長度和速度的目的。

通過直流電機(jī)的特性方程可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載的增加而下降主要是由于電樞回路的電壓降增大的原因。假如可以做到當(dāng)負(fù)載增加轉(zhuǎn)速有所下降時能及時調(diào)整晶閘管的控制角，從而提高整流電源輸出時的電壓，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一定的回升。同時找出減少靜態(tài)速度的下降以及擴(kuò)大調(diào)速范圍的方法就可以改善調(diào)速性能。主要控制量由以下三種。

1.輸出量（被控量）為轉(zhuǎn)速;

2.輸入量是不斷變化的（而不是恒定的），系統(tǒng)主要要求輸出量能按照一定精度跟隨輸入量的變化，主要以跟隨性能為主。調(diào)速系統(tǒng)則要求輸出量保持恒定能抑制住負(fù)載擾動時對轉(zhuǎn)速帶來干擾，主要以抗擾性能為主。

3.控制系統(tǒng)和功率放大器必須是可逆的，可以使伺服電動機(jī)實現(xiàn)正、反兩個方向旋轉(zhuǎn)，同時消除正向和反向的位置偏差。

文中計劃了兩種輸入量，一種是電壓控制器（用以監(jiān)測潛航器推進(jìn)電機(jī)的大?。?另一種是光纜的張力傳感器（用以監(jiān)測潛航器航行快慢光纜的拉力大小）。通過分析目前最簡單最能實現(xiàn)的方法是在將張力傳感器作為隨動控制系統(tǒng)的輸入量。系統(tǒng)工作流程如圖3

5? 結(jié)束語

將隨動控制系統(tǒng)引入絞車可以很好的彌補(bǔ)張力控制絞車目前存在的不足，同時具備系統(tǒng)響應(yīng)速度快、保護(hù)光纜安全、減少絞車故障、提高ROV的工作效率和工作質(zhì)量的作用，在帶纜航行器行業(yè)領(lǐng)域具有一定的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 何志強(qiáng).拖曳式水下運(yùn)載器收放系統(tǒng)技術(shù)研究[J].聲學(xué)與電子工程，2009（1）：47-49.

[2] 王寧威，羅志軍，高博.船用電纜絞車自動收放系統(tǒng)分析[J].電氣技術(shù)，2009（1）：88-90.

[3] 陳育喜，張竺英.深海ROV臍帶纜絞車設(shè)計研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2010（4）：39-41.

[4] 蘭鐵軍.基于Pm/Engineer Ansys的收放絞車結(jié)構(gòu)的有限元優(yōu)化設(shè)計[D].天津：天津大學(xué)，2006.

[5] 厲虹，楊黎明，艾紅.伺服技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[6] 肖安昆，劉玲騰.自動控制系統(tǒng)級應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2006.

[7] 曾玉金，龐文曉，蔣靜萍.復(fù)合智能控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)雜志，2004（1）：56-58.

[8] 胡慶波，呂征宇.全數(shù)字伺服系統(tǒng)中位置前饋控制器的設(shè)計[J].電氣傳動，2005，35（8）：24-27.