1.一种转角比无级可调襟翼舵传动装置,其特征在于:包括由金属传动带、主动轮组、从动轮组、主动轮液压油缸、从动轮液压油缸、液压泵、密封圈、液压控制阀及ECU控制单元,主动轮组及其液压油缸安装于主舵轴上,从动轮组及其液压油缸安装于翼舵轴上,主动轮组转动通过金属传动带驱动从动轮组转动;液压泵、液压控制阀及ECU安装于船体内部;
所述主动轮组包括主动带轮和主动带轮盖板,主动带轮盖板在液压作用下沿主舵轴轴向移动;
所述从动轮组包括从动带轮和从动带轮盖板,从动带轮盖板在液压作用下沿翼舵轴轴向移动;
ECU控制单元通过液压控制阀调节主动轮液压油缸及从动轮液压油缸内的油压,实现主动轮组与从动轮组之间的等效半径任意比,进而实现襟翼舵转角比的无级调节。
2.根据权利要求1所述的转角比无级可调襟翼舵传动装置,其特征在于:操纵船舶转向时,舵机驱动主舵转动角度α,安装于主舵轴的主动轮组也转动角度α、主动轮组通过金属传动带使得翼舵转动角度
3.一种采用如权利要求1所述的转角比无级可调襟翼舵传动装置的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)建立船舶航向运动数学模型和海风、海流、海浪干扰数学模型,并建立航向运动仿真模型,比较仿真结果与试验结果,以此修正数学模型并验证其正确性;
(2)将驱动襟翼舵转动过程中消耗的能量ΔJ作为目标优化问题;分析时,将主舵转动翼舵保持不变和主舵不变翼舵转动,分别对这两部分进行受力分析,建立目标函数ΔJ,即其中:ρ为海水密度;s为主舵面积;b为主舵弦长;s翼为翼舵面积;b翼为翼舵弦长;ν为来流速度;Cm(α,β)为舵的扭矩系数;
(3)基于退火免疫模糊PID分层控制策略;其中,上层控制器基于退火免疫混合算法,运用退火不可行度法产生初始种群,设计变量为主舵和翼舵转角;目标函数为ΔJ;其中海风、海流、海浪扰动等价于抗原,主舵、翼舵转角等价于初始抗体种群,目标函数ΔJ等价于亲和度;经过人工免疫算法优化后,得到主舵转角、翼舵转角的期望值并将其传输给下层控制器;
(4)下层控制器应用模糊PID控制策略:控制目标是控制驱动电机调节液压控制阀,达到上层控制器输出的期望值;具体实施是将主舵期望转角与当前转角的偏差量及翼舵期望转角与当前转角的偏差量作为控制器的输入,经模糊规则和PID控制策略后,给驱动电机输送调控指令,实现襟翼舵转角调节;
(5)将所建立的船舶航向运动动力学模型、船舶相关参数及基于退火免疫模糊PID分层控制策略编写成控制程序,经编译、链接及标定成功后烧录于船舶航向稳定性控制器存储器中。