双喷泵无人船转舵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种双喷泵无人船转舵系统，包括设在无人船上的可编程控制器、左侧喷泵、右侧喷泵和惯导航向测量仪，可编程控制器通过一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至左侧喷泵的翻盖，可编程控制器通过另一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至右侧喷泵的翻盖，左侧喷泵和右侧喷泵各设有一个倒车接口且共用一个转向接口，两个倒车接口上均设有位置传感器，转向接口上设有舵角传感器，可编程控制器分别与惯导航向测量仪、位置传感器和舵角传感器连接，可编程控制器还通过力矩电机驱动器、力矩直线电机和连杆机构依次连接至转向接口。该系统可以根据无人船的实际位置状态调整喷泵的出水方向和角度，适应双喷泵无人船。
【专利说明】
双喷泵无人船转舵系统
技术领域
[0001 ]本实用新型属于无人船领域，具体涉及一种双喷栗无人船转舵系统。
【背景技术】
[0002]随着无人船艇在海域应用推广，高速运行的无人船艇对转舵性能要求越来越高，传统船舵功能主要是由机械式舵机或PID自动舵系统完成，没有实现转舵与动力推进装置的联动，转弯和倒退控制性能不好，更难以实现航迹的自动控制以及海况协调性作业。当采用双喷栗作为无人船艇的动力推进机构时，可以由双喷栗协同作业实现无人船艇“转向、倒车、航迹跟踪”的转舵功能，从而保证无人船艇航向的灵活控制，并很好地适应船艇动态特性变化，改善海况作业能力，但是要想顺利实现上述功能，必须设计适应于双喷栗无人船的转舵系统。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种双喷栗无人船转舵系统，该系统可以根据无人船的实际位置状态调整喷栗在竖直平面的出水方向以及水平面的角度，适应双喷栗无人船。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种双喷栗无人船转舵系统，包括设在无人船上的可编程控制器、左侧喷栗、右侧喷栗和惯导航向测量仪，可编程控制器通过一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至左侧喷栗的翻盖，可编程控制器通过另一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至右侧喷栗的翻盖，左侧喷栗和右侧喷栗各设有一个倒车接口且共用一个转向接口，两个倒车接口上均设有位置传感器，转向接口上设有舵角传感器，可编程控制器分别与惯导航向测量仪、位置传感器和舵角传感器连接，可编程控制器还通过力矩电机驱动器、力矩直线电机和连杆机构依次连接至转向接口。
[0006]进一步地，直线电机为直线步进电机，电机驱动器为步进电机驱动器。
[0007]本实用新型的有益效果是:
[0008]惯导航向测量仪用于监测无人船的实际位置状态，船用软轴在直线电机的带动下通过改变翻盖的位置改变喷栗在竖直平面的出水方向，位置传感器用于实时监测喷栗尾部翻盖位置，连杆机构在力矩直线电机的带动下通过改变喷栗水平面的角度改变舵角，舵角传感器用于实时监测无人船的舵角值，可编程控制器用于进行信息集成与处理，得到船舶偏航信息，给出运行矫正指令，循环监控航迹、航向和舵向形成闭环控制，引导无人船艇完成指定航向任务;该系统将转舵系统与推力系统协同作业，实现双栗无人船艇的自动化转舵功能，克服了传统转舵平台对船体中心的数据依赖，采用惯导航向测量仪直接监测无人船位置、姿态、航向实时运行信息。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型实施例的结构框架图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例多本实用新型作进一步的说明。
[0011]如图1所示，一种双喷栗无人船转舵系统，包括设在无人船上的可编程控制器、左侧喷栗、右侧喷栗和惯导航向测量仪，可编程控制器通过一组步进电机驱动器、直线步进电机(采用步进电机，控制精度高)和船用软轴依次连接至左侧喷栗的翻盖，可编程控制器通过另一组步进电机驱动器、直线步进电机和船用软轴依次连接至右侧喷栗的翻盖，左侧喷栗和右侧喷栗各设有一个倒车接口且共用一个转向接口，两个倒车接口上均设有位置传感器，转向接口上设有舵角传感器，可编程控制器分别与惯导航向测量仪、位置传感器和舵角传感器连接，可编程控制器还通过力矩电机驱动器、力矩直线电机和连杆机构依次连接至转向接口。
[0012]惯导航向测量仪用于监测无人船的实际位置状态，船用软轴在直线步进电机的带动下通过改变翻盖的位置改变喷栗在竖直平面的出水方向，位置传感器用于实时监测喷栗尾部翻盖位置，连杆机构在力矩直线电机的带动下通过改变喷栗水平面的角度改变舵角，舵角传感器用于实时监测无人船的舵角值，可编程控制器用于进行信息集成与处理，得到船舶偏航信息，给出运行矫正指令，循环监控航迹、航向和舵向形成闭环控制，引导无人船艇完成指定航向任务;该系统将转舵系统与推力系统协同作业，实现双栗无人船艇的自动化转舵功能，克服了传统转舵平台对船体中心的数据依赖，采用惯导航向测量仪直接监测无人船位置、姿态、航向实时运行信息。
[0013]在本实施例中，可编程控制器可以预设航迹和目的地，也可以根据不同海况和船艇动态特性调节控制参数，以保证转舵系统具备最优响应能力，自动适应环境变化，达到智能转舵效果，而且可编程控制器具备数据存储、录波回放功能，能记录稳定平台作业过程各项数据，便于系统性能分析与研究。
[0014]本实施例中，所述转舵系统的控制方法如下:
[0015]I)根据无人船动态特征和海况信息设置可编程控制器中算法参数。
[0016]2)通过可编程控制器预设航迹和运行需求。
[0017]3)惯导航向测量仪监测无人船艇的实际位置和姿态信息，并反馈给可编程控制器。
[0018]4)可编程控制器进行信息集成与处理，解算出实时航迹、航向、舵向当前值。
[0019]5)可编程控制结合预设航迹和运行需求，得到航迹目标值，给出航迹矫正指令值。
[0020]6)可编程控制根据当前航向和航迹矫正指令值，得到航向目标值，给出航向矫正指令。
[0021]7)舵角传感器监测喷栗系统实时舵角，左侧位置传感器监测左侧喷栗尾部翻盖的位置信号，右侧位置传感器监测右侧喷栗尾部翻盖的位置信号，并反馈给可编程控制器。
[0022]8)可编程控制器根据当前舵向、喷栗系统传感器信号和航向矫正指令，得到舵向目标值，给出舵向矫正指令，并同时发送给左侧步进电机驱动器、右侧步进电机驱动器和力矩电机驱动器。
[0023]9)左侧步进电机驱动器解析可编程控制的舵向矫正指令，驱动左侧直线步进电机工作，通过左侧船用软轴实现对左侧喷栗出水量和出水方向的控制。
[0024]10)右侧步进电机驱动器解析可编程控制的舵向矫正指令，驱动右侧直线步进电机工作，通过右侧船用软轴实现对右侧喷栗出水量和出水方向的控制。
[0025]11)右侧步进电机驱动器解析可编程控制的舵向矫正指令，驱动右侧直线步进电机工作，通过右侧船用软轴实现对右侧喷栗出水量和出水方向的控制。
[0026]12)力矩电机驱动器解析可编程控制的舵向矫正指令，驱动力矩直线电机，通过连杆机构实现对喷栗系统舵向的精准控制。
[0027]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种双喷栗无人船转舵系统，其特征在于:包括设在无人船上的可编程控制器、左侧喷栗、右侧喷栗和惯导航向测量仪，可编程控制器通过一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至左侧喷栗的翻盖，可编程控制器通过另一组电机驱动器、直线电机和船用软轴依次连接至右侧喷栗的翻盖，左侧喷栗和右侧喷栗各设有一个倒车接口且共用一个转向接口，两个倒车接口上均设有位置传感器，转向接口上设有舵角传感器，可编程控制器分别与惯导航向测量仪、位置传感器和舵角传感器连接，可编程控制器还通过力矩电机驱动器、力矩直线电机和连杆机构依次连接至转向接口。2.如权利要求1所述的双喷栗无人船转舵系统，其特征在于:直线电机为直线步进电机，电机驱动器为步进电机驱动器。
【文档编号】G05D1/02GK205620813SQ201620429797
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】刘飞, 池晓阳, 李刚, 杨咏林, 张保平
【申请人】四方继保（武汉）软件有限公司