哈工程船舶控制原理课件
控制工程基础课件第一章绪论
19世纪40年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法，Evans提出并完善了根轨迹法。19世纪50年代末，控制系统设计问题的重点从设计许多可行系统中的一种系统，转到设计在某种意义上的最佳系统。19世纪60年代，数字计算机的出现为复杂系统的基于时域分析的现代控制理论提供了可能。从1960年到1980，确定线性系统、随机系统的最佳控制及复杂系统的自适应和智能控制，都得到充分的研究。从1980年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞控制及其相关课题。
按给定量的特点来分：
（1）连续控制系统：系统的各环节输入量与输出量是信号连续的系统称为～
按系统反应特性来分
（2）离散控制系统：系统的各环节输入量、输出量信号是离散的系统称为～（如采样信号）
三 反馈控制系统的基本组成
1. 组成：给定元件、比较元件、反馈元件、放大元件、执行元件、控制对象及校正元件。
②闭环控制系统：反馈控制系统也称为闭环控制系统，是指系统的输入端与输出端之间存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响，其作用应用反馈来减少偏差，但不能消除偏差。
(1)开环控制系统特点 抗干扰能力差，控制精度低，但结构简单，调整方便，成本低，无自动纠偏能力。
(2)闭环控制系统特点 抗干扰能力强，控制精度高，结构复杂，能自动纠偏。 缺点：由于引入反馈，存在稳定、振荡和超调等问题，设计分析比较复杂。
人工控制恒温箱系统功能框图
总结： 人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差
（2）自动控制系统
恒温箱的自动控制系统原理图
恒温箱自动控制系统工作原理：（1）恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压 U2（2）恒温箱期望温度由U1给定，并与实际温度U2 比较得到温度偏差信号△U＝U1 - U2（3）温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之，加大电流，直到温度达到给定值为止，此时，偏差△U＝0，电机停止转动。
船舶主推进动力装置课件
船舶主推动动力装置的事故应急处理
应急预案
制定详细的事故应急预案，明确应急组织、通讯联络和救援程序。
紧急停车
在产生紧急情况时，应迅速按下紧急停车按钮，停止主推动动力装 置的运行。
人员疏散
在事故产生时，应迅速疏散现场人员，确保人员安全。同时，应立即 向有关部门报告事故情况，要求支援和协助处理。
THANKS
船舶主推动动力装置的能量转换过程
燃料燃烧
船舶主推动动力装置通过燃烧燃料产生高温高压 气体。
热能转换
高温高压气体推动涡轮旋转，将热能转换为机械 能。
机械能输出
涡轮通过传动轴将机械能传递给推动器，最终转 化为推力。
船舶主推动动力装置的效率与性能指标
热效率
衡量船舶主推动动力装置能量转换效 率的重要指标，数值越高表示能量转 换效率越高。
功能
船舶主推动动力装置的主要功能是为 船舶提供动力，使其能够实现航行、 操纵和作业等任务。
船舶主推动动力装置的分类
按能源类型
船舶主推动动力装置可分为柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、电动机等类型。
按推动方式
船舶主推动动力装置可分为直接推动和间接推动方式，其中直接推动方式是指 发动机直接驱动推动器，间接推动方式则通过传动系统实现发动机与推动器之 间的动力传递。
推动效率
衡量推动器推力转换为推动功率的效 率，数值越高表示推动效率越高。
可靠性
衡量船舶主推动动力装置在规定条件 下完成规定功能的能力，是评估装置 性能的重要指标。
维护性
衡量船舶主推动动力装置维护保养的 难易程度，数值越低表示维护保养越 方便。
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CATALOGUE
船舶主推动动力装置的维护与保养
船舶主推动动力装置的日常维护
《控制工程导论》课件
执行器
控制系统中的关键部件，用于实现对系统的控制。
控制器的基本结构
1 反馈控制
根据测量值对系统进行调整，以实现期望输出。
2 前馈控制
根据预测值对控制系统进行调整，提前消干扰。3 组合控制同时使用反馈控制和前馈控制，以实现更好的控制效果。
运动控制系统和传动控制系统
1
运动控制系统
用于控制物体的位置、速度和加速度，常用于机器人和自动化设备。
《控制工程导论》PPT课 件
控制工程导论是一门介绍控制工程基本概念和应用的课程。本课程将探讨控 制系统的分类、信号处理、控制器结构、运动控制系统、控制系统建模与仿 真等内容。
控制工程基础
介绍控制工程的基本概念和含义，以及系统控制理论的应用。控制工程是一门研究如何通过动态系统控制来实 现目标的学科。
控制系统的特点
自动化
控制系统能够自动执行任务，降低人为干预的需 求。
鲁棒性
控制系统对参数变化和外界扰动具有较强的适应 能力。
稳定性
控制系统能够保持稳定的状态，不受外界干扰的 影响。
响应速度
控制系统能够快速响应输入变化并实现期望输出。
传感器和执行器
传感器
控制系统中的重要元件，用于感知环境和系统参数 的变化。
2
传动控制系统
用于控制机械元件的运动和力，常用于机械传动系统、汽车和船舶。
3
电机控制系统
用于控制电机的速度和转矩，常用于电动车、风力发电等。
控制系统建模与仿真
介绍控制系统建模的方法和技术，以及如何使用仿真工具进行系统性能评估和优化。
PID控制器及其应用
介绍PID控制器的原理和特点，展示其在工业自动化和机器人控制中的广泛应 用。
船舶的工作原理
船舶的工作原理船舶作为水上运输工具，在现代交通中扮演着重要角色。
它们通过特定的工作原理实现航行和货物运输。
本文将介绍船舶的工作原理，涵盖推进力、浮力、航行稳定以及船舶控制等方面。
一、推进力推进力是船舶前进的关键因素。
在水中航行时，船舶需要克服水的阻力，并产生足够的推力来向前行驶。
常见的推进力机制有以下几种形式：1. 螺旋桨推进力螺旋桨是船舶最常见的推进器件。
它通过螺旋型叶片的旋转，将水推向相反方向，从而产生反作用力推动船体前进。
螺旋桨的旋转速度和叶片的角度可以调整，以适应船舶的不同速度和方向需求。
2. 水喷推进力水喷推进是一种通过向后喷射水流来产生推进力的机制。
常见的应用是在高速船或喷气式飞机上。
通过喷射水流，船舶可以产生强大的推力，从而实现高速航行。
3. 水动力推进力水动力推进是利用水的动力学原理来产生推进力的机制。
例如，帆船利用风的动力对帆进行调整，从而产生推进力。
这种推进力的发挥需要充分利用风的方向和力量。
二、浮力浮力是船舶能够漂浮在水面上的基本原理。
根据阿基米德原理，当一个物体浸入液体中时，它所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
船舶的设计和体积使其能够排除足够的水，从而产生与其重量相等的浮力，使得船舶能够浮在水面上。
三、航行稳定航行稳定性对于船舶的安全和运营至关重要。
船舶需要保持平衡，以避免侧翻或失去控制。
以下几种因素影响着船舶的航行稳定：1. 重心船舶的重心位置对于航行稳定性有着重要影响。
重心过高会使船舶不稳定，容易倾斜，而重心过低则会导致船身不够稳定。
通过合理设计和货物分布，船舶的重心位置可以得到控制，以保持航行稳定。
2. 填水与排水填水和排水是调整船舶重心和浮力的重要手段。
通过填充或排空船舱中的水，可以对船舶的浮力和重心进行调节，以保持航行稳定。
3. 船体形状船体的形状对于航行稳定性有着重要影响。
例如，船舶的船首设计成尖形，可以减少水的阻力，提高航行的稳定性。
此外，船舶的船宽、船高和船身曲线等因素也会影响其航行稳定性。
船舶检验实务ppt课件全文
（2）检验方式
方式 巡检
对象
过程/活动/ 文件
时机
独立、非预 定
目的 持续符合性
审查 文件
需要时
现场 见证
规定检验项目 按计划
可追溯性和 真实性 符合性
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巡检和审查
如下加工现场巡检： 材料、下料、冷弯成型、组合构件拼装、 拼板、平分段、焊接材料、胎架和船台的 拉线定位、装配和焊接
至少应对船用产品包括材料的进行抽查和 复查，以确认质量状况。 --证书或其他合格质量证明 --必要时，抽样复检
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建造中巡回检查
4）内场加工 内场加工包括下料、冷热加工成形、组合构件、拼板、 小件预制、机械加工及平面分段等工作 ：
下料：应确保形状和尺寸准确、割口光顺无毛刺缺口、材 料表面无割伤 ；
冷热加工：加工后的板或型材的线型正确和尺寸准确、符 合图纸或样板，折边或折角处角度到位、折边宽度准确、 折边外园无开裂（冲头直径合适），刨边或折板加工准确、 光顺一致
准>暂行指南
船舶电力系统过电流选择性保护指南 散货船和油船检验期间加强检验程序指南 船用矿物棉制品的试验方法与检验 船用锻钢件超声波检测指导性文件 电气电子产品型式认可试验指南 船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南 海上拖航指南 液货船危险区域划分和电气设备指南 防止船舶垃圾污染检验指南 船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南 船载航行数据记录仪检验指南 自动识别系统（AIS）检验指南 船舶安全管理体系审核操作指南 船用柴油机硅油减震器检验指南 法定检验实施指南(国际航行船舶)
出版时间 1981 1987 1987 1987 1988 1989 1992 1992 1993 1994 1995 1997 1998 1999 1999 1999 1999 1999 2000 2003 2004 2004 2004 2004
船舶工程设计的原理和技术
船舶工程设计的原理和技术船舶作为人类交通与贸易的重要工具之一，其设计与建造无不体现着科学原理和技术实践的结合。
本文将以船舶工程设计的原理和技术为主题，探讨其背后的复杂性与创新性。
1. 船舶工程设计的原理船舶工程设计的首要原理是船身的稳定性。
船舶航行时受到各种力的作用，如浮力、重力、惯性力和风浪等。
合理设计船体形状和分布重量，以确保船舶在不受外力干扰时，能够始终保持稳定性，避免倾覆的危险。
其次，船舶的流体力学原理也是船舶工程设计的基础。
船舶在水中航行时，会受到阻力、推力和风力的影响。
设计师需要根据航行条件、船型和用途等因素，合理选取主机参数、推进器类型和推进效率等，以确保船舶在各种环境下都能够有效航行。
另外，船舶工程设计还需要考虑船体结构的强度与稳定性。
船舶在航行过程中，不仅会承受海浪的冲击和航速的振动，还可能受到碰撞、冰块以及货物和设备的载荷等外界因素的影响。
设计师需要合理选用材料、计算结构受力情况，确保船舶在各种环境下都能够承受外力并保持结构的完整性。
2. 船舶工程设计的技术在现代船舶工程设计中，计算机辅助设计（CAD）和计算流体力学（CFD）等技术已经广泛应用。
CAD可以实现船舶三维建模和设计绘图，大大提高了设计的精确度和效率。
而CFD技术则通过对流场、阻力和推力等参数的数值模拟，为设计者提供了更准确的数据分析和优化。
此外，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用也为船舶工程设计带来了革命性的变化。
通过虚拟现实技术，设计师可以在虚拟环境中实时观察和调整船舶的设计，从而提前发现并解决潜在问题。
增强现实技术则可以在实际环境中提供设计信息的叠加，帮助设计者更好地理解和操作设计。
此外，船舶工程设计还需要考虑船舶的节能与环保。
通过应用先进的能源管理系统、节能型推进器和抗污染技术等，可以降低船舶的能耗和排放，减少对环境的影响。
3. 船舶工程设计的挑战与前景船舶工程设计的挑战在于巨大的复杂性和多变的环境。
船舶的设计原理课件1
船舶原理与设计
（2)方形系数的选取不仅与Fn有关，还与兴波阻力的“峰”、“谷”有关: 如果Fn落在阻力“峰”的范围内，适当减小CB值可减轻其不利影响
。 （3）船体型线的影响：
当新船的主尺度比较特殊时，采用适用的特殊型线往往在快速性方 面可以得到较好的弥补，例如采用球首，特殊的尾部型线等 。 （4）推进方式和效率的考虑：
船舶原理与设计
（3）风浪中的失速 失速概念：在一般海况下是阻力增加和推进效率降低，这种情况通常称为自然
失速；在恶劣海况时，船舶运动超过了所能忍受的程度，为避免严重的甲 板上浪、船底砰击或螺旋桨飞车，而被迫大幅降低航速或适当改变航向， 这种情况通常称为被迫降速。
船型系数对波浪中水阻力增加的规律： 大的CB总是不利的；船宽B增大是不利的；λ/L=0.9~1.25范围内，增大L/ 可能是有利的;船首U形的剖面形状是有利 1的/ 3 ；浮心位置后移一般是有利的 。
舭龙骨的减摇作用是增加横摇阻尼，
•
舭龙骨是安装在舭部距横摇中心最远的部位，通常位于中剖面舭部的方
框线之内，纵向沿流线布置。
•
舭龙骨的面积约为LPP×B的2％~4％。其有效长度随CB增大而增加，在
CB=0.6~0.7时，一般不超过0.4LPP，CB≥0.8时，可达0.6LPP 。
减摇鳍的减摇效果可达80％以上，但在低速时效果迅速下降。减摇鳍有收放型和
船舶原理与设计
考虑主尺度选择范围的方法主要有：
（1）母型船方法：这种方法是根据同类型的吨位相近的实船主尺度资料，结 合新船的具体要求，分析母型船在载重能力、积载因素、航速、稳性等主要 性能和使用要求方面与新船的差异，根据确定主尺度的基本原理分析确定新 船主尺度的选择范围。 （2）统计方法：统计方法是建立在同类船统计资料的基础上。 （3）经验方法：经验方法是指采用一些适用的经验公式估算主尺度，根据估 算所得结果再结合新船的特点，确定一个适当的主尺度选择范围。
第5章 舵设备(船舶结构与设备课件)
1.舵叶（rudder stock）
舵杆是舵叶转动的轴，并用以承受和传递作用在舵叶上 的力及舵给予转舵装置的力。其下部与舵叶连接，上部与转 舵装置相连。 为了使舵在受损时不必拆开船体内的部分就能修理，把 舵杆分作上舵杆和下舵杆两段制造，然后用法兰接头连接。 上舵杆的顶端称舵头。舵头通过舵杆套筒伸至舵机室与 转舵装置相连接。上舵杆下端是法兰接头，与舵叶连接。 为了使万一法兰螺母脱落而螺栓不至滑落，安装时，螺 母应朝下，并用水泥包搪。
齿轮襟翼式舵
1-舵叶（rudder blade）； 2-位于舵杆筒内的舵杆（Rudder stock in rudder trunk）； 3-襟翼（flap）； 4-铰轴（hinge line）；
5-舵机（steering engine）；
6-舵机座（steering engine foundation）； 7-密封套与轴承（gland and bearing）； 8-舵顶（rudder dome）； 9-舵承（rudder carrier） 10-转动襟翼的传动装置（flap actuator）
6）倒车舵
（1）正车整流，加强正车舵效； （2）倒车舵效；
（3）侧移功能。
7）全向推进器
又称Z轴螺旋桨。能绕竖轴作360度旋转，用以推进和操 纵船舶的螺旋桨或导管推进器。主机输出功率通过一级伞齿 轮转动竖轴，再通过二级伞齿轮传递给推进器，形成一个Z字 形传动系统。另设有油压泵驱动蜗轮蜗杆，以驱使整个推器 装置作360°水平回转。Z形轴系与导流管螺旋桨全部安装在 一个圆筒体上，整个装置可吊出或安装在甲板开口处。转向 螺旋桨的单位马力推力大，操纵性能良好，装双全向推进器 的拖轮具有就地回转、平移、倒退等能力。后退推力与前进 推力基本相同，可以驾机合一遥控作业。导管前安装网罩可 保护螺旋桨。这种舵适用于港作拖轮等小型船舶。