自动操舵仪
基于虚拟仪器的自动操舵仪教学系统研究
虚拟仪器 就是在通 用计算 机上加 上一组软 件和 （ 或）硬 件 ，构成 的具有 虚拟面板 的完整测试 系统 。能够充 分利用计 算机 丰富 的软硬 件资源 ，可 以大大 突破传统 仪器在 数据 的处 理 、表达 、传送 、存储等 方面 的限制 ，达 到传 统仪 器无法 比 拟 的效果 。Ｌ ｂ ＩＷ 语 言就是虚拟仪 器开发语 言 ，是一种 图 ａ ＶＥ 形化 的编程语 言 ，适用 于测量 和控 制仪器 或系统 的组建 和控
析 ，数字航 向复示器 等模块 为支撑 的结 构 ，具 有模拟 台数据 装 订 ，舵角 信息 图形 化显示 与舵机传递 函数显示 ，舰船 操纵
数 、航 向修正与 匹配、数字 匹配 以及舵 轮与简单 操作 手柄 的 全部控件 与旋钮 ，通 过对它们 的操作与 控制 ，可 以完 成 自动 舵操作 中的改变航 向 、保持航 向 、航 向修正 ，旋 回 、航向 匹 作者简 介 ：胥 望春 （９ ７ ） １６ 一 ，男 ，高级 工程师 ，学士 ，研 究 方 向：导航装 备故 障诊断 。
所示 。
图 １ 教 学 系统 组成纵控制界 面 、仿 真结果及 传递 函数显 示界面两 部分构成 。舰 船操纵控 制界面 主要完成 对船 长 、应
舵指数 、旋 回指数等舰 船参数 以及舰速 、外 界干 扰等海 况模
拟参数 的装订 ，并预装 订 了客货 轮 、近海 客轮 、压载 的货船 及油船 、满载油轮 等常见通用船 体 的相 关参数 ，另外 ，舰船
步 安 排 一 个 略 为 综 合 的活 动 项 目 ，以 此 来 考 察 学 生 的 “ 战 ” 实
DC-IIIS型自动操舵仪使用说明书
DC-ⅢS型自动操舵仪使用说明书上海航海仪器责任公司2011年5月DC-ⅢS自动操舵仪使用说明书技术责任会签单编制：校对：标审：审核：质量会签：审定：批准：目录1. 概述------------------------------------------------------------------------------------------- 32. 主要技术参数------------------------------------------------------------------------------- 33. 系统组成------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1 配套------------------------------------------------------------------------------------------- 43.2 必需的配套仪器----------------------------------------------------------------------------- 44. 仪器组成-------------------------------------------------------------------------------------- 4 4.1 主操舵台-------------------------------------------------------------------------------------- 4 4.1.1 1#泵启动和报警模块、2#泵启动和报警模块--------------------------------------- 4 4.1.2 电源开关------------------------------------------------------------------------------------- 4 4.1.3 系统选择开关-------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.4 模式选择开关-------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.5 应急操舵开关-------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.6 主随动发令模块---------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.7 显示器模块---------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.8 1#电源滤波组件、2#电源滤波组件---------------------------------------------------- 6 4.1.9 KZQ-I控制器和KZQ-II控制器------------------------------------------------------------ 6 4.1.10 报警器--------------------------------------------------------------------------------------- 7 4.2 舵角反馈器------------------------------------------------------------------------------------ 7 4.3 操舵控制箱------------------------------------------------------------------------------------- 74.4 1#、2#舵机启动箱---------------------------------------------------------------------------- 75 操作说明-------------------------------------------------------------------------------------- 7 5.1. 操舵仪的启动与停止----------------------------------------------------------------------- 7 5.1.1 启动-------------------------------------------------------------------------------------------- 7 5.1.2 停止-------------------------------------------------------------------------------------------- 8 5.2. 控制系统的选择----------------------------------------------------------------------------- 8 5.3 手动应急操舵--------------------------------------------------------------------------------- 8 5.3.1. 舵机舱应急操舵---------------------------------------------------------------------------- 8 5.3.2 主操舵台应急操舵------------------------------------------------------------------------- - 9 5.4. 随动操舵-------------------------------------------------------------------------------------- 9 5.4.1 主操舵台随动操舵-------------------------------------------------------------------------- 9 5.5 自动操舵------------------------------------------------------------------------------------- 9 5.5.1 自动操舵方法------------------------------------------------------------------------------- 9 5.5.2 航向的设定---------------------------------------------------------------------------------- 10 5.5.3 自动限舵角度的设定---------------------------------------------------------------------- 10 5.5.4 自动操舵参数设定-------------------------------------------------------------------------- 10 5.5.5 自动操舵性能的优化------------------------------------------------------------------------ 115.6 操舵仪的报警系统------------------------------------------------------------------------- 12 5.6.1 操舵仪控制器报警------------------------------------------------------------------------- 12 5.6.2 舵机警报------------------------------------------------------------------------------------- 12 5.6.3 操舵仪控制器失电报警------------------------------------------------------------------- 12 5.7 照明调光------------------------------------------------------------------------------------- 12 5.7.1 显示器调光--------------------------------------------------------------------------------- 12 5.7.2 随动发令模块调光------------------------------------------------------------------------- 135.8 语言选择------------------------------------------------------------------------------------- 136. 安装------------------------------------------------------------------------------------------- 137. 试验------------------------------------------------------------------------------------------- 13 7.1系泊试验------------------------------------------------------------------------------------- 13 7.2航行试验------------------------------------------------------------------------------------- 147.2.1 舵角倍率的设定--------------------------------------------------------------------------- 148. 安全和维护保养---------------------------------------------------------------------------- 159. 备品与备件---------------------------------------------------------------------------------- 1510. 保证事项------------------------------------------------------------------------------------- 15 附图1------------------------------------------------------------------------------------------------- 16DC-ⅢS型自动操舵仪使用说明书1 概述DC-ⅢS型自动操舵仪是船舶航行的重要设备。
船舶自动操舵仪故障及排除方案
船舶自动操舵仪故障及排除方案论文对自动操舵仪这一部件进行一些简单介绍，继而重点针对船舶自动操舵仪的常见故障提出故障诊断与检测方案，旨在通过有益的探讨不断丰富船舶控制技术经验，为提高船舶的自动控制水平建言献策。
【Abstract】The paper briefly introduces the autopilot. And then，in view of the common faults of the ship autopilot，the fault diagnosis and detection scheme is put forward. The purpose of this paper is to offer suggestions for improving the automatic control level of the ship through enriching the experience of ship control technology.【關键词】自动舵；故障诊断；故障排除1 引言对于船舶而言，要使其能在航线上稳定而安全的运行，那么则需要保证自动操舵仪能够正常工作。
实际上，其中舵机震荡带来的问题的发生频次最高。
在我国，船舵制造行业在近几十年来已经发展得较为成熟，特别是小型船舶，年制造数量非常惊人，并且性能相当可靠。
因此，我国自主制造的船舶自动操舵仪完全符合国际主流水平。
笔者将对自动操舵仪这一部件进行一些简单介绍，继而重点针对船舶自动操舵仪的常见故障提出故障诊断与检测方案，旨在通过有益的探讨不断丰富船舶控制技术经验，为提高船舶的自动控制水平建言献策。
2 船舶自动操舵仪工作原理常规自动操舵通常是指用电罗经或磁罗经检测航向偏差，在通过航向控制器进行舵角操纵，达到航向纠偏。
罗经对船舶实际的航行方向进行实时把控，我们由此可以了解船舶的航行是否存在方向误差以及多大的误差，得到信号数据之后，自动操舵仪可以直接对转动舵进行控制，以此来调整航行方向。
自动操舵仪
自动操舵仪主要用途自动操舵仪可实现船舶的航向自动控制，具有航向自动操舵、随动操舵、手动操舵和急操舵及舵机状态指示和舵机监控报警等功能。
自动部分为独立的进口自动系统，随动和手动采用了集成电路和大功率开关管，使整套仪器具有功能完备、性能稳定、控制精度高、使用维护方便等特点。
本仪器适用于液压舵机的大、中、小型船舶使用。
主要技术性能1、电源：AC380V、50Hz；220V、50Hz；DC24V；A:三相380V, ±5%B:220V、50Hz，±5%C:DC24V、3A,+10% ～ -10%2、操舵方式：自动、随动、手动；3、操舵范围：±40º；4、操舵精度：≤1º；5、不灵区： 0.5º～2º可调；6、手操方式下可双泵工作；7、报警范围：动力电源失电、过载、断相、控制电源失电，油液低液位、油液高温、滤油器堵塞、压力差、罗经故障；并具有报警试验功能和消音后自动复位功能；8、电磁阀参数：DC24V、额定电流≤3A；配套方案表序号名称型号数量防护1 驾驶室主仪器DD101-ZTG 1 IP222 1#油泵启动箱SC9-K 1 IP223 2#油泵启动箱SC10-K 1 IP224 舵机舱报警箱CKD-4 1 IP225 反馈舵角发送器DD101-WK 1 IP566 自动反馈发送器FB-40 1 IP567 手操舵开关箱SC3-K 1 IP22ＤＤ１０１－ＺＴＧ主仪器外形图ＳＣ９／１０－Ｋ油泵启动箱外形图ＣＫＤ－４舵机舱报警箱外形图ＤＤ１０１－ＷＫ反馈舵角发送器外形图ＦＢ－４０自动反馈发送器外形图ＳＣ３－Ｋ手操舵开关箱外形图DD101-ZT随动操舵仪主仪器1#油泵起动箱2x1 22x1 2 2x1 2 2x1 2 3x6 3 3x6 3至1＃系统电磁阀至1＃系统行程开关至1＃系统电磁阀至1＃系统行程开关（左）（右）（右）（左）1#油泵电机1#380V电源2x1 22x1 22x1 22x1 23x6 33x6 3至1＃系统电磁阀至1＃系统行程开关至1＃系统电磁阀至1＃系统行程开关（左）（右）（右）（左）1#油泵电机1#380V电源2#油泵起动箱舵机舱报警箱CKD-4SC9-KSC10-K舵机舱手操舵开关箱SC3-K舵机反馈 舵角发送器DD101-WK1#油液低液位1#压力差4x134x135x132x1 22x1 2至船电应急电源DC24V至船电源AC220V12x1115x1 1315x1 132x1 22x1 2 1#油液低液位1#压力差3x1 22x1 21#油温高温2x1 21#油温高温2x1 21#滤油器堵塞2x1 21#滤油器堵塞2x1 212x1110x1 910x1 93x133x134x1 4无源常闭触点800公共点±10V随动反馈输出±10V随动发送输出1#启动常开触点2#启动常开触点操舵方式无源输出触点公共点3504x142x123x132x1 22x1 22x1 218x1 17自动反馈发送器FB-404x132x1 2自动舵电源DC24V至GPS至电罗经2x125x15分罗经系统布置图2052091051091051081091111121131141161331341361381391401381394094074054034013011A1B 1C 1RJ11RJ21RJ31391421421331381411411331051092052092A2B 2C 2RJ12RJ22RJ3239242242233238241241233205208209211212213214216233234236238239240238239410408406404402301138139140238239240121212121212331234123456789101112131234567891231234567891011121312345671231212123456789101112131234567123456789101112131234567893412121212121212331231231212+-1234x12x12x12x12x13x63x613x12x12x18XK18DCF18DCF28XK2SC9-K （左行程）（右行程）（右电磁阀）（左电磁阀）1#油泵电机1#380V电源DD102-ZT随动操舵仪主仪器AC 220V SC10-K2x12x12x12x13x63x69XK19DCF19DCF29XK2（左行）（右行）（右阀）（左阀）2#油泵电机2#380V电源舵机舱手操舵开关箱SC3-K1#油泵起动箱2#油泵起动箱4024044064084103013013033143163183203223264014034054074093013013033133153173193211234567123456734567891234567舵舱报警箱CKD-44113012x1121#压力差1#油位低2x1301409122x1122#压力差2#油位低2x112301410301412舵机反馈 舵角发送器DD101-WK41184121241112滤油器堵塞1#2x130141312滤油器堵塞2#2x1301414412323883248812油液高温1#2x1301415122#2x1301416油液高温41341394149941432599JX1JX2JX31010DC 24V 4164154154163283271010报警电源舵角电源123128218232382282423123456451212349101112131415161712345123456789101112123Z1Z2Z35x160660860560760912912512622922622513x19x110x13x 13x110x13x13x11#启动常开触点2#启动常开触点±10V随动反馈输出±10V随动发送输出无源输出操舵方式公共点350801803805807809811813802804806808810812814816815105108109111112113114116133134136138139301303313315317319321323325327125126129P N TH TC301303351350GND1SIG1353352601602605606607608609COM D1D2F1F2+-F3GYH GYC 205208209211212213214216233234236238239301303314316318320322324326328225226229GC H 1212+-2x1DC 24V 自动舵电源123GPS123Z3自动舵反馈FB-403x1黑白红至罗经1231分罗经80012345678无源常闭触点公共点8003011T2T3L1L2C01C02T11234512分罗经罗经故障输出线缆连接图。
国产DC-Ⅲ型数控自动操舵仪
国产DC-Ⅲ型数控自动操舵仪
无
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2009(000)007
【摘要】上海航海仪器有限责任公司研制成功国内首台具有动力定位功能的数控自动操舵仪。
这种国产新一代DC-Ⅲ型数控自动操舵仪具有对船舶和海洋工程装备航向自动控制的功能．可满足中国船级社相关规范要求．符合国际海事组织的最新性能标准．
【总页数】0页(P16)
【作者】无
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U666.153
【相关文献】
1.DC-Ⅱ型磁罗经自动操舵仪 [J], 倪顺义
2.DC-Ⅱ型磁罗经自动操舵仪通过鉴定 [J], 黄培华
3.DC-Ⅱ型磁罗经自动操舵仪简介 [J], 无
4.DC-Ⅰ型磁罗经自动操舵仪样机技术鉴定会在沪举行 [J], 于可
5.DC-Ⅰ型磁罗经自动操舵仪 [J], 虞建荣
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船舶自动操舵仪故障分析及其解决方案
船舶自动操舵仪故障分析及其解决方案作者：李成玉摘要:文章分析了半导体分立元件和集成电路设计的自动舵工作原理,指出它们的缺点及其故障产生的根本原因。
应用可编程序控制器(PLC)技术研制的自动舵,克服了常规自动舵的缺点及其参数整定困难和控制效果的不足。
自整定比例微积分调节器(PID)自动舵能够自动适应船况和海况的变化,实现无扰动切换、变增益调节、抗积分饱和、微分先行等功能,克服了舵机振荡。
实船应用证明了该自整定比例微积分调节器船舶自动舵的有效性。
0引言船舶自动操舵仪是保证船舶安全航行的重要设备,而舵机振荡出现的故障率最高。
我国造船工业已具规模,每年生产艘数甚多的小型船舶,开发出性能可靠、价格合理的船舶自动操舵仪,完全可以得到推广和应用。
针对船舶自动操舵仪出现的故障,分析了其控制单元的特点及工作原理,给出了通用的性价比高的技术解决方案。
1常规自动舵控制单元分析1)半导体分立元件自动舵。
半导体分立元件正常工作需要一定的条件,若超出其允许的范围,将不能正常工作,甚至造成永久性的破坏。
对于大功率管的功耗能力并不服从等功耗规律,其工作电压升高,其耗能功率相应减小。
三极管在工作时,可能Uce并未超过BUceo,Pc也未达到Pcm,而三极管已被击穿损坏了。
因此,使用半导体模拟元件要考虑di/dt、du/dt的影响,即使在其允许工作范围内也可能造成损坏。
特别是外延型高频功率管,在使用中要防止二次击穿。
元器件老化、特性飘移,引起性能下降、工作不稳定,故障率最高。
2)集成电路设计的自动舵。
集成电路与分立元器件组成的电路相比,具有体积小、功耗低、性能好、重量轻、可靠性高、成本低等许多优点。
但同样对电源电压、温度、湿度等外界因素变化敏感,其内部又存在固有噪声,这些将引起回路特性和参数变化,降低其稳定性和可靠性。
其功能扩展困难,难以调试,不能在线修改和故障诊断,对制作工艺要求很高。
故障分析和排除十分困难。
3)舵机振荡出现的几率最高。
自动操舵仪CAN智能节点的设计与实现
自动操舵仪CAN智能节点的设计与实现周岗;陈永冰;孟云飞;徐务农【摘要】在分析使用比较广泛的自动操舵仪结构的基础上,提出基于CAN总线自动舵的整体结构,简要介绍C8051F500单片机的CAN控制器及收发器.对自动舵的CAN通用智能节点进行硬件和软件实现,制定节点标识符分配方案.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P172-175)【关键词】自动舵;CAN;智能节点;标识符【作者】周岗;陈永冰;孟云飞;徐务农【作者单位】海军902厂,上海200083【正文语种】中文【中图分类】U666.11传统的自动操舵仪内部通信方式并不灵活，也不利于实现全船的网络化。
国内自动舵的研究侧重于理论方面较多，很少针对性地解决工程实际应用中出现的问题，大部分自动舵成品通信线路复杂。
因此本文对通信总线采用CAN总线进行设计。
CAN总线能够灵活地、实时地进行通信，为自动舵实现模块化结构、易于扩展、实现全船网络［1］化打下基础。
CAN总线工作于多主方式，构成的网络节点之间的数据通信实时性强，提高系统的可靠性和灵活性，而RS-485构成主从结构系统，通信方式以主站轮询的方式进行，系统的实时性差。
本文重点分析自动舵信息传递的几种形式，设计以C8051F500为核心的智能通信节点，将多种信号通过智能节点发送到CAN网上，实现CAN网络节点通信以及数据共享。
1 系统基本工作原理及结构1.1 自动舵的基本工作原理自动操舵仪工作时，通过负反馈的方式，不断地把罗经送来的实际航向与设定的航向值进行比较，将差值放大后作为控制信号来控制舵机的转舵，使船舶能自动地保持或改变到给定的航向上。
航向自动舵的系统内有两个反馈回路:舵角反馈和航向反馈。
罗经过来的信号参与的外环和实时舵角信号参与的内环，是一个双闭环控制系统［2］。
航迹自动舵不仅有舵角和航向反馈，还有船位信息送入了主控单元，形成一个反馈系统，见图1。
【精品】自动舵控制系统设计
自动舵控制系统设计船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。
由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。
自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备,能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备.系统的调节对象是船，被调节量是航向。
自动舵是一个闭环系统，它包括:航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节;航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船;舵角反馈机构等。
自1922年自动舵问世到今天，代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展,在相当程度上减少了人力,节约了燃料，降低了机械磨损,但是距离真正意义上的操舵自动化还有相。
当大的距离。
一国内外研究现状自70年代起，国内一些科研院所、高校开展自动舵的理论与开发工作,并取得了不少成果，一些航海仪表厂家也独立或与研究所、高校合作开展了自动舵的试制和生产，其产品以模拟PID舵为主。
目前虽然国产自适应舵已经投入实船使用，但效果并不明显。
智能控制舵还处于理论研究阶段,还没有产品化。
航迹舵基本上也处于研究阶段，还没有过硬的产品。
目前国外市场上有多种成熟的航向舵、航迹舵产品，其控制方法大多为比较成熟的自适应控制,例如日本Tokimec公司的PR—8000系列自适应自动舵、德国Anschuz公司的NAUTOCONTROL综合系统中的自动舵、美国Sperry公司VISIONTECHNOLOGY系统中的自适应自动舵等。
近几年发展起来的智能控制及其它近代控制在自动舵上应用尚处于方案可行性论证及实验仿真阶段,还有待于进一步工程实现研究。
我国对自适应舵的研究起步较晚，自80年代以来，有关单位开展了对自适应舵的研究工作，发表了一些设计方案，仿真研究结果和产品。
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自动 操 舵 仪
三 机遥控装置
主要 部件 采用进 口器 件 ，无管路至 驾驶 室 ，安装调 试 方便 制精度 高 。无级调 速和 有机调 速合 一 ，可根据 实 际需要现 场 择。档 位转 速可在 现场 根据主 机实 际情况 任意 设置 ，多机 运
时可达 到各档 位转 速一 致。在 设置 密码通 过 的情 况。 主机 加 埘间、换 向时 间、脱 排 、合排 可在现 场设 置。单 手柄 实现主
旧； 圭 日 Ｅ 枪 茬 封ｉ 全 ￡ 白 ； 瓣 Ｊ 稠 桔 ； 干Ｊ 奢 妻耸 动 台 嘲 肇
是 通过 手轮 或旋钮 设
１ 舵 角度 数 ，而 后让 个 舵 叶 自动 跟 踪 到 这 个 舵 角 度 数 （ 踪 误 差 跟
为 ±１ ）未 实现 随动 。
操舵功能的。 圈
８ 船舶 标准 化工程 师 ２ １ ／ ０ １ ０
有 两 台油 泵 机 组 的
起动 和停 止功 能 ，并且 有 自动 操舵 、 随动 操舵 、 手 动操 舵和 应急 电源操 舵 四种 操舵 方式。其 中 自动 操 舵 可将 电 罗 经 、 磁 罗经 、ＧＰ 信号 引 入 Ｓ 自动操 舵仪 实现 对船舶 的 自动 驾驶 。随动 操舵