浅析随动控制系统在绞车中的应用

袁晓宇

摘  要：  纜控潜航器ROV较多使用绞车作为收放配套设备，而张力控制绞车是当前使用较为广泛的一种，能实现光缆的自动收放、自动排缆等功能。加入随动系统是为了弥补绞车收放光缆反应不灵敏，无法正确定位收放长度等问题。随动系统可以很好的解决目前存在的困扰，使潜航器更好的发挥水下探测、识别的工作能力。

关键词：  随动系统;绞车;潜航器

Application of follow –up control system in winch

Yuan Xiao YU

（The 7th Research Institute of China Shipbuilding Industry Group Co.，Ltd.，

Yichang 443003，Hubei）

Abstract： Cable controlled ROV uses winch as supporting equipment for retraction and release，while tension control texturing car is widely sued at present，which can realize the automatic retraction and release，automatic cable arrangement and other functions of optical cable，and join with.

Key words： Follow up system; winch; submersible

0 引言

带缆潜航器（ROV）在水下工作是通过安装在母船上的张力控制绞车进行收放，对检测光缆张力，自动收放光缆，减缓光缆受力有一定的帮助。但是实际使用时常常出现张力很大无法正常减缓放缆速度，张力很小无法正常收缆等情况，无法准确控制光缆长度，使潜航体无法表现出最佳的工作状态，时常还会出现因缆过长被螺旋桨挂断的情况。随动系统的引入将很好的处理以上出现的问题。

1 绞车组成

绞车由牵引装置、收缆装置、排缆装置、绞车操控装置等组成（如图1所示），在绞车组成上利用了牵引装置以及收缆装置分离的结构方式，从而很好的解决了光缆按序排列之间的不合理情况。在工作的时候光缆利用多个牵引轮以释放部分张力，可以起到光缆整齐排列在绞盘上的作用。

2  绞车工作原理

绞车通过牵引、收缆、排缆装置的联动来配合潜航器在水下的正常工作。

1）牵引装置：绞车上的牵引装置是通过光缆的张力来产生牵引动力。牵引装置主要由电机、主动牵引轮、从动牵引轮组成。

2）收缆装置：收缆装置的主要作用是将光缆有序的盘在绞盘上。收缆装置主要由电机、绞盘等组成。

3）排缆装置：排缆装置是通过螺纹的丝杠的转动，将光缆一圈圈有序的盘绕在绞盘上。主要由电机、螺纹丝杠、排线和换向结构组成。

3  随动控制系统

常说的随动控制系统servo system也叫伺服系统，属于一种反馈控制系统。在控制系统中其输出值主要是速度、机械位移、加速度。所以随动控制系统主要与位置、速度或者加速度有很大的关系。随动系统的参数输入并不是简单的时间解析函数，怎样变化并不知道，是随着时间任意变化的。而控制系统的主要作用是在任何情况下都能保证输出以一定精确度跟随参数输入的变化而变化。伺服系统在自动控制系统中把输出量值以一定准确度跟随输入量的变化而变化。

在控制系统中给定的输入值如果是预先未知同时是随时间变化的并且的输出量随输入量的变化而变化这种系统也叫做随动系统;准确定位和快速跟踪是随动系统的重要指标。控制原理如图2

4  系统设计

本论文主要利用随动控制系统的转速负反馈和静特性的特点开展研究。通过控制电机的转速来达到控制绞车收放缆的长度和速度的目的。

通过直流电机的特性方程可知，电机的转速随着负载的增加而下降主要是由于电枢回路的电压降增大的原因。假如可以做到当负载增加转速有所下降时能及时调整晶闸管的控制角，从而提高整流电源输出时的电压，使得电机的转速产生一定的回升。同时找出减少静态速度的下降以及扩大调速范围的方法就可以改善调速性能。主要控制量由以下三种。

1.输出量（被控量）为转速;

2.输入量是不断变化的（而不是恒定的），系统主要要求输出量能按照一定精度跟随输入量的变化，主要以跟随性能为主。调速系统则要求输出量保持恒定能抑制住负载扰动时对转速带来干扰，主要以抗扰性能为主。

3.控制系统和功率放大器必须是可逆的，可以使伺服电动机实现正、反两个方向旋转，同时消除正向和反向的位置偏差。

文中计划了两种输入量，一种是电压控制器（用以监测潜航器推进电机的大小）;另一种是光缆的张力传感器（用以监测潜航器航行快慢光缆的拉力大小）。通过分析目前最简单最能实现的方法是在将张力传感器作为随动控制系统的输入量。系统工作流程如图3

5  结束语

将随动控制系统引入绞车可以很好的弥补张力控制绞车目前存在的不足，同时具备系统响应速度快、保护光缆安全、减少绞车故障、提高ROV的工作效率和工作质量的作用，在带缆航行器行业领域具有一定的推广应用前景。

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