可編程控制器在船舶減搖鰭隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用

根據(jù)鰭角與鰭角反饋電壓的比例關(guān)系圖，將輸入幅值在±0.9V之間變化的正弦信號(hào)作為指令信號(hào)，使減搖鰭在指令信號(hào)的控制下，在±10°之間來回?cái)[動(dòng)。保持指令信號(hào)的幅值不變，改變信號(hào)的頻率，得到被控系統(tǒng)相應(yīng)的幅值和相角。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到隨動(dòng)系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，分別如圖5和圖6所示。需要注意的是，系統(tǒng)頻率特性圖中的橫坐標(biāo)不是通常使用的對(duì)數(shù)分度lgω，而是直接使用ω。

觀察隨動(dòng)系統(tǒng)的幅頻特性圖可以看出，系統(tǒng)在頻率小于0.35Hz之前表現(xiàn)出了類似放大環(huán)節(jié)的特性，且此時(shí)系統(tǒng)的輸出幾乎沒有任何明顯變化，與角頻率變化無關(guān)，非常準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了指令信號(hào)的輸出，系統(tǒng)非常穩(wěn)定。從0.35Hz開始，隨著頻率的增大，系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性均發(fā)生了改變。從整個(gè)變化過程來看，系統(tǒng)表現(xiàn)出類似慣性環(huán)節(jié)的特性，因此可以將ω=0.35Hz近似地認(rèn)為是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率或交接頻率。

與幅頻特性相同，隨動(dòng)系統(tǒng)的相頻特性圖也顯示出系統(tǒng)在ω=0.35Hz之前的相角滯后非常小，在5°以內(nèi)，可以忽略不計(jì)。在0.35Hz之后相角發(fā)生了明顯的變化，整個(gè)變化趨勢(shì)也類似于一個(gè)慣性環(huán)節(jié)。但與典型的慣性環(huán)節(jié)不同，在所認(rèn)為的轉(zhuǎn)折頻率ω=0.35Hz處，系統(tǒng)的相角沒有滯后45°左右，系統(tǒng)也沒有象典型慣性環(huán)節(jié)一樣相移-arctgTω，與角頻率ω表現(xiàn)出嚴(yán)格的反正切關(guān)系。

從整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出的幅頻特性和相頻特性來看，改造后的隨動(dòng)系統(tǒng)可以近似地認(rèn)為是由一個(gè)放大環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，系統(tǒng)在頻率小于0.35Hz的低頻段表現(xiàn)出了較好的性能，符合減搖鰭系統(tǒng)對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)的要求，可以很好地工作。

由于PLC在軟件和硬件上具有突出的優(yōu)點(diǎn)，隨動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度都有所提高，系統(tǒng)的安裝和修改也更為簡單方便。經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試，改造后的隨動(dòng)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，能夠穩(wěn)定運(yùn)行，確保了船舶減搖鰭系統(tǒng)的正常工作。隨動(dòng)系統(tǒng)的改造完成后，將利用可編程控制器繼續(xù)完成減搖鰭控制器的設(shè)計(jì)，從而形成一套完整的應(yīng)用可編程控制器實(shí)現(xiàn)的船舶減搖控制系統(tǒng)。