基于AMESim船舶风翼回转液压系统仿真分析

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在世界航运界。由于燃油价格的上涨，航运公司营运成本在不断增加。风能以其清洁、可再生、分布广泛和能量丰富的特点得到世界各国航运公司的青睐。从上世界七十年代起，世界对风翼助航技术的研究逐渐增加，并且已经相继有几艘风翼助航船舶下水。但是研究大部分集中在翼型设计和控制系统的开发上，对于风翼回转液压系统的研究至今较少，研究该液压系统对提高风翼在船舶上的应用具有重要的意义。

近年来，液压仿真技术得到长足进步，很多液压仿真软件相继推出，在准确性和可操作性方面有了显著提高，利用仿真软件对液压系统进行特性研究以及系统优化提供了方便。AMESim是由法国Imagine公司推出的基于功率建合图原理的-款软件，该软件采用图形化建模，形象直观；并且采用智能求解器，根据系统特性的不同，自动选择最优积分方法；从而保证系统仿基金项 目：国家高技术研究发展计划(863计划)课题：大型远洋船-风翼柴油机混合动力低碳控制技术(2012AA112702)收稿 日期 ：2013-01-26作者简介：刘绪儒(1989-)，男，山东菏泽人，硕士研究生，主要研究方向风帆回转液压系统特性研究。

1 风翼回转液压系统原理船舶在海上航行时，因为海风的非定常性和船舶航向的变化，需要根据风向的变化转动风翼，产生沿船舶航向的最大推力，辅助船舶航行。这就要求风翼在可利用的风速范围内能够准确转动到最佳帆位角；考虑到船舶的安全性，要求液压系统能够在极限风速下转动并降下风翼闭。

由于风翼在极限风速下 ，转帆扭矩过大，本文在保证系统功能不变的前提下，对系统参数进行了合理缩校系统原理图如图 1所示。

回转液压系统为开式系统，主要由液压泵，伺服阀.液压马达。加载器等构成。[31由液压泵供给油液至液压马达，通过齿轮传动，带动风翼回转。伺服阀根据控制信号的变化实现系统调速及换向功能。帆位角控制原理为：由偏航控制器根据外界风向风速。计算得到最佳操帆角，并按照线性变化规律输出信号，逐渐过渡到最佳操帆角；同时风翼桅杆处安装位置传感器，采集实际帆角信号，将这两种帆角信号进行比较，得到偏差值，经 PID调节器调节后，当做伺服阀输入信号，进而控制风帆转角。风翼控制系统原理如图2所示 。

Hvdraulics Pneumatics& Seals/NO.04.201315 凸 16 嗖由l0O / ll9 加载器18 制动器17 摩擦片l6 大转盘15 小齿轮14 压力传感器13 径向柱塞马达12 压力传感器l1 单向节流阀10 流量传感器9 单向阀8 单向阀7 溢流阀6 溢流阀5 电磁换向阀4 校阀3 伺服阀2 溢流阀l 齿轮泵图 1 回转液压 系统原理图图 2 风 翼 控 制 系 统 原 理 图液压系统采用驻车制动。当风翼转动到指定角度后，马达停止转动，制动器 18动作，将风翼固定在此帆位角上；当风翼需要转动时，制动器先脱离，液压马达转动。

2 液压系统建模和仿真2.1 绘制液压系统功率键合图功率键合图是-种统-处理多种能量范畴系统的动态建模与分析的图解表示方法，能直观显示出功率的流向，并且能够有效解决问题。

在分析该液压系统特性时考虑对系统影响较大的因素，忽略-些次要因素，对系统模型进行简化。

这样不仅对系统性能影响较小，而