[科普中国]-船模拖车电控系统

船模拖车电控系统(electric drive control system of towing carriage for ship model basin)是指用于实现船模拖车正常运动的电力施动及控制等电路组合的整体。船模拖车是测试船舶模型水动力学方面的试验装置，一般用2台或4台直流电动机拖动，对于重达数十吨的大型船模拖车，由4台100kW以上的电动机拖动。拖车牵引着船模在拖曳水池(有的水池中装有造波机，在水面上形成波浪)两侧壁的轨道上行驶，使船模模仿船舶在水中航行。人们依据船模航行试验中所测得之数据来分析船舶设计的优劣。

简介船模拖车电控系统(electric drive control system of towing carriage for ship model basin)是指用于实现船模拖车正常运动的电力施动及控制等电路组合的整体。船模拖车是测试船舶模型水动力学方面的试验装置，一般用2台或4台直流电动机拖动，对于重达数十吨的大型船模拖车，由4台100kW以上的电动机拖动。拖车牵引着船模在拖曳水池(有的水池中装有造波机，在水面上形成波浪)两侧壁的轨道上行驶，使船模模仿船舶在水中航行(见图1)。人们依据船模航行试验中所测得之数据来分析船舶设计的优劣。

船舶在水中行驶并不总是直线航行，常为曲线状行驶，还常上下颠簸，为此，先进的船模拖车电控系统可使船模进行x、y、z三维空间运行试验。采用微机更易于三维空间操纵。实用的电控系统中通常x轴方向为速度控制，y、z轴方向为位主控制1。

船模拖车负载的特点大惯量、小阻力是船模拖车负载的特点。船模水动力学试验数据准确度与其控制系统的速度稳定精度紧密相关。为此，要求电控系统稳速精度高达0.02%，速度给定准确、重复性好，调速比为50~100为了获取尽可能长的测试区段，要求电控系统起动、制动及其过渡过程的行程距离短，拖车加、减速度为0.01~0.1g。为此，电控系统中没有控制起动电流环节，来改变拖车加速度。减速制动时将能量回馈电网。为了安全，另设有机械刹车装置，用油压制动器时拖车的减速度可达0.4g2。

电控系统船模拖车电控系统可分为模拟稳速控制系统与数字模拟混合控制系统。

(1)模拟稳速控制系统。该系统将测速发电机电压与速度给定电压比较后，其差值送入调节器放大，用以控制直流电机的励磁或变流装置的栅控角。

(2)数字模拟混合控制系统。该系统将脉冲发生器测得的速度值(或频率值)与速度给定值(或频率给定值)比较后，其差值经运算、变换后，再控制晶闸管的触发角。该系统具有模拟稳速控制系统的动态品质，稳速精度优于±0.01%，速度给定数字化、频率化，提高了给定精度，并且速度给定重复性好3。

船模拖车发展过程早在18世纪末英国就建造了船模拖车，其速度为0.5~100gt/min，用蒸汽机作为动力装置。20世纪初世界各国也开始建造船模拖车，如日本船舶技术研究所1927年建造的船模拖车，其电动机由电动发电机组供电。50年代中国开始建造船模拖车。50年代前后，拖车电动机由电动发电机组或汞弧整流器变流装置供电，采用模拟稳速控制系统，60年代后，晶闸管变流装置取代了电动发电机组和汞弧整流器，半导体放大器取代了电子管放大器，脉冲发生器取代了测速发电机，特别是大规模固体组件的出现，使数字模拟混合控制系统应运而生。70年代后，一些电控系统还设有调速装置的自诊断功能;微机控制系统可实时处理船模试验数据，使电控系统和船模试验数据运算、分析融为一体，试验完毕，船模数据也处理完毕，省时、省工，提高了工作效率2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学