船舶操舵仪

随着自适应控制理论的发展和微处理机在船舶上的应用，出现了自适应自动操舵仪。它是把具有自适应操舵程序的模块并入机电式自动操舵仪而成。自适应自动操舵仪在船舶的载货和航速等状态或风、浪、流等航行环境发生变化而引起船舶操纵性能变化时，能感测这些变化并按事先设定的性能指标自动调整控制参数,使自动操舵仪保持在良好状态。因此,自适应自动操舵仪不但能减少人工操作，提高航行安全性，而且还有明显的经济效益，一般它比机电式自动操舵仪可节省燃料约1%。

将比例-积分-微分控制器(简称PID控制器)应用在自动操舵仪上,由电子线路对偏航信号进行处理，从而实现操舵。舵机的控制信号有三种:①与偏航角成比例的偏舵角信号，用以使船首返回原航向，对重载船取比例小些的。②与偏航角对时间的积分成比例的信号，用以抵消不对称偏航，又称压舵，按风浪实际情况调整。③与偏航角对时间的微分(导数)成比例的信号，用以克服由惯性引起的偏航，又称反舵角，对重载船取微分作用强、给舵快些的。 PID控制器使操舵性能有很大提高，满足了船舶大型化、快速化对自动操舵仪提出的要求。机电式自动操舵仪目前被广泛使用于各种类型船舶上,但他有两个缺点:①当船舶装载、航速等状态或风、浪、流等航行环境发生变化，船舶的操纵性能随之发生变化时，自动操舵仪的控制特性不能随之自动作相应变化。要保持自动操舵仪的良好性能，在很大程度上取决于驾驶员对船舶本身及外界干扰的正确判断，用人工对自动操舵仪的控制参数如灵敏度、比例系数或微分系数等进行调节。这样既不方便，又很难调节到良好状态。②为了提高船的航向保持的精度，自动操舵仪对偏航信号非常敏感，因而操舵频繁且舵的摆动幅度较大。这样，不仅增加操舵的能源消耗和舵机磨损，还将引起水阻力的增加，导致船速降低，影响经济效益。