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船用电动直驱舵机内力抑制研究
船用电动直驱舵机内力抑制研究
摘要：船用电动直驱舵机作为船舶自动控制系统的重要组成部分，其内力抑制是提高舵机性能和船舶控制精度的关键。本文以船用电动直驱舵机内力抑制研究为题，综合分析了舵机内力的产生机制及主要影响因素，并提出了相应的解决方案和优化思路。
关键词：船用电动直驱舵机；内力抑制；产生机制；影响因素；解决方案；优化思路
引言：船用电动直驱舵机作为船舶自动控制系统中最重要的执行部件之一，对船舶操舵稳定性和控制精度有着直接影响。然而，在实际应用中，舵机内力问题常常导致船舶操舵不稳定、控制偏差大等现象。因此，对船用电动直驱舵机内力进行抑制研究，对于提高舵机性能和船舶控制精度具有重要意义。
1.舵机内力的产生机制
舵机内力是指舵机在工作过程中产生的内部力矩。其主要产生机制包括惯性力、摩擦力和弹性力。惯性力主要由舵机内部零部件的质量和加速度决定，摩擦力则与舵机内部零部件之间的摩擦特性密切相关，而弹性力主要由舵机内部的变形和振动引起。
2.舵机内力的影响因素
舵机内力受多种因素的影响，主要包括舵机结构设计、工作负荷、工作环境等。其中，舵机结构设计直接影响着舵机内部零部件的摩擦特性和刚度，从而间接影响着舵机的摩擦力和弹性力；而工作负荷和工作环境则是舵机内力的外部因素，直接影响着舵机内部零部件的运动状态和振动响应。
3.舵机内力抑制的解决方案
为了抑制舵机内力，提高舵机性能和船舶控制精度，可以从以下几个方面进行改进：
(1)结构设计优化：通过优化舵机内部零部件的摩擦特性和刚度，减小舵机内的摩擦力和弹性力；同时，合理设计舵机的惯性特性，减少惯性力对舵机的影响。
(2)控制算法改进：采用先进的控制算法，通过精确的动态模型预测舵机内力，并进行主动抑制；同时，考虑到舵机内部零部件的运动状态和振动响应，进行动态补偿，提高控制性能。
(3)材料和加工工艺优化：选择适合的材料，提高舵机内部零部件的抗摩擦和抗振动能力；同时，优化加工工艺，减少零部件的表面粗糙度和不平衡现象，降低摩擦力和惯性力的产生。
4.舵机内力抑制的优化思路
为了进一步提高舵机内力抑制效果和船舶控制精度，可以从以下几个方面进行优化：
(1)系统整合优化：将舵机与其他船舶自动控制系统紧密结合，通过共同优化整体控制算法和参数，提高舵机内力抑制效果。
(2)动态补偿策略：加强对舵机内部零部件的运动状态和振动响应的监测和分析，以实时调整控制策略，进行动态补偿，提高控制性能。
(3)多系统集成技术：采用多系统集成技术，将舵机与其他相关系统集成，实现共同的控制和监测，提高舵机内力的整体抑制效果。
结论：船用电动直驱舵机内力抑制研究是提高舵机性能和船舶控制精度的重要环节。通过对舵机内力的产生机制和影响因素进行分析，可以针对性地提出相应的解决方案和优化思路，不断提高舵机内力抑制效果，进而提高船舶操舵稳定性和控制精度。
参考文献：
1.Kim,M.H.&Kang,J.(2017).UnderwaterElectricDriveMechanismsUsingDirectDriveBrushlessDC(BLDC)Motors.IEEEJournalofOceanicEngineering,42(2),476-483.
2.Meng,F.,Chen,J.,&Zhang,G.(2018).OptimalControlofMotorDriveSystemBasedonImprovedInertiaWeightParticleSwarmOptimizationAlgorithm.JournalofControlScienceandEngineering,2018,1-9.
3.Zhang,X.,Yuan,S.,Wang,F.,&Zou,C.(2019).OptimizationControlforElectricSteeringSystemDrivenbyPermanentMagnetSynchronousMotor.IEEEAccess,7,45965-45973.