控制翼无级调速系统设计与仿真

   控制翼是一种有效的主动式舰船姿态控制措施，在高性能舰船上已经得到应用，控制翼装置能够利用运动中所产生的升力对舰船姿态进行调整、控制和稳定，从而改善舰船航行特性。如果将控制翼良好组合、实现逻辑控制，则可对舰船在波浪中的运动响应进行调节和抑制，提高舰船耐波性。本文根据舰船在航行中控制翼所需运动参数设计了无级控制及调速系统，利用三维设计软件对该系统进行了建模与仿真。样机经过实际验证能够满足控制翼所需的运行参数。

   二、操纵系统的基本要求和功能

   本文的研究重点是根据不同海况、不同速度和不同攻角情况，通过控制机翼在水中的攻角来改变机翼表面的压力，从而研究控制翼产生的升力对舰船运动的稳定性、快速性的影响，并且通过改变步进电机的运动速度和运行角度来实现机翼按照预定的速度和轨迹进行运转，同时能够根据舰船的运动状况实时做出调整。因此本文针对所使用的条件采用闭环控制系统来实时控制机翼的攻角，整个系统在实验过程中得到了很好的检验，使得该操控系统不但满足流体运动方面的要求，还能够实时根据输入信号的变化改变机翼攻角及变化的角速度。控制翼操控系统主要具备以下功能：

   1)实现控制翼攻角全自动无级可调，攻角范围±60°。

   2)控制翼转轴可以更换，用于安装传感器测量机翼性能参数，以及适应特殊结构的机翼或者具有改装的冗余度。

   3)操控系统匹配了两分力传感器，用于测量机翼的升力和阻力。

   4)操控系统水下部分的导流罩用于安装和改型，从而验证和修正支柱对扑翼的干扰问题。

图2曲柄滑块和丝杠螺母副方案

   5)信号采集和控制系统能够实时采集舰船姿态和海况，作为控制改变攻角的输入信号。

   6)控制翼能够按照给定的变化规律来变化攻角，作为整个系统的输出。

   三、操纵系统的原理及设计

    1.系统原理图

   控制翼操纵系统根据其基本要求和功能，需要有舰船姿态、海况数据和相关数据的采集作为计算机翼运行参数的计算数据，同时作为控制器对机翼进行控制的输入，整个原理图如图1所示。

   2.执行机构设计

   (1)各种方案比较