一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统及其控制方法
一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统及其控制方法
【专利摘要】一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块、控制器，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输入端分别与转舵控制手柄、转舵喷嘴相连，输出端均依次通过控制器、转舵喷嘴驱动装置与转舵喷嘴相连，且控制指令获取模块、控制器均为可编程逻辑控制器，使用时，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块分别将监测到的转舵喷嘴目标位置、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器，再由控制器计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴的运动方向及行程，然后向转舵喷嘴驱动装置发送控制指令以控制转舵喷嘴的运动。本设计实现了对转舵喷嘴快速、稳定、精确的控制。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及喷水推进装置控制领域，尤其涉及一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系 统及其控制方法，具体适用于提高转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性。 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统及其控制方法
【背景技术】
[0002] 喷水推进装置是通过改变喷射水流角度，使船舶尾部受到横向的作用力，从而使 船舶转向。由于推进效率高，喷水推进装置已广泛应用于轮渡、游艇、快艇等各种高速船舶 中，此类采用喷水推进装置的船舶航速高，要求船舶的正车、倒车操作具有快速性、稳定性、 精确性。因此，喷水推进装置转舵喷嘴的控制显得尤为重要。
[0003] 常规的转舵喷嘴控制系统通常采用主控制器加比例阀控制器的控制方法，即喷嘴 控制手柄动作时，控制信号经过主控制器处理，须再经过比例阀控制器处理转换为阀控信 号才能作用于喷嘴驱动装置，由于转换后的阀控信号与转换前的控制信号之间存在较大误 差，因此无法满足船舶对转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性 较差的问题，提供一种能够提高转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性的喷水推进装置转 舵喷嘴控制系统及其控制方法。
[0005] 为实现以上目的，本发明的技术方案如下： 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块、控 制器、转舵喷嘴驱动装置，所述控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输入端分别与转舵 控制手柄、转舵喷嘴相连接，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输出端均与控制器的 输入端相连接，控制器的输出端通过转舵喷嘴驱动装置与转舵喷嘴相连接，且控制指令获 取模块、控制器均为可编程逻辑控制器。
[0006] 所述控制指令获取模块、控制器均为力士乐BODAS RC控制器。
[0007] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块分别将实时监测到的转舵喷嘴目标位 置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器，再由控制器根据其接收到的监测数据计算 出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大小确 定转舵喷嘴的运动方向及行程； 步骤二：控制器向转舵喷嘴驱动装置发出转舵喷嘴的运动方向及行程控制指令，随后 转舵喷嘴驱动装置根据该控制指令控制转舵喷嘴的运动。
[0008] 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴的运动方向和运动 行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| >E且e>0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： 1、本发明一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统中的控制指令获取模块、控制器采用可 编程逻辑控制器，该控制器通过计算喷嘴目标位置和喷嘴实际位置的差值，根据该差值的 绝对值的正负及大小得到用于控制喷嘴运动方向和运动行程的控制指令，该控制指令可直 接作用于喷嘴驱动装置，无需采用比例阀控制器进行信号转换，避免了信号转换前后误差 的产生，能够满足船舶对转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性要求。因此，本发明提高了 转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性。
[0010] 2、本发明一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法通过比较喷嘴目标位 置和喷嘴实际位置的差值的绝对值与系统最大允许控制误差之间的大小关系，并由该差值 的正负来控制转舵喷嘴的运动方向和运动行程，有效解决了因系统误差而导致的转舵喷嘴 不断抖动的问题，有利于保证执行机构的性能。因此，本发明保证执行机构的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明中喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的原理示意图。
[0012] 图中：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4、 转舵控制手柄5、转舵喷嘴6。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0014] 参见图1，一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块1、喷嘴 位置检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4,所述控制指令获取模块1的输入端与转舵 控制手柄5相连接，喷嘴位置检测模块2的输入端与转舵喷嘴6相连接，控制指令获取模块 1、喷嘴位置检测模块2的输出端均与控制器3的输入端相连接，控制器3的输出端通过转 舵喷嘴驱动装置4与转舵喷嘴6相连接，且控制指令获取模块1、控制器3均为可编程逻辑 控制器。
[0015] 所述控制指令获取模块1、控制器3均为力士乐BODAS RC控制器。
[0016] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2分别将实时监测到的转舵喷嘴目标 位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器3,再由控制器3根据其接收到的监测数据 计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大 小确定转舵喷嘴6的运动方向及行程； 步骤二：控制器3向转舵喷嘴驱动装置4发出转舵喷嘴6的运动方向及行程控制指令， 随后转舵喷嘴驱动装置4根据该控制指令控制转舵喷嘴6的运动。
[0017] 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴6的运动方向和运 动行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
[0018] 本发明的原理说明如下： 本发明的控制系统采用随动闭环控制，系统工作时，先通过控制指令获取模块1从转 舵喷嘴控制手柄获取喷嘴目标位置控制指令，并通过转舵喷嘴位置检测模块2检测转舵喷 嘴6的实际位置，然后由控制器3计算喷嘴目标位置与实际位置的差值e，并根据差值e的 正负和绝对值大小来确定转舵喷嘴6的运动方向和行程，发出对应的喷嘴控制指令，该控 制指令直接作用于转舵喷嘴驱动装置4,转舵喷嘴驱动装置4根据喷嘴控制指令控制转舵 喷嘴6的运动，实现了对转舵喷嘴6快速、稳定、精确的控制。
[0019] 实施例1 : 参见图1，一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块1、喷嘴位置 检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4,所述控制指令获取模块1的输入端与转舵控制 手柄5相连接，喷嘴位置检测模块2的输入端与转舵喷嘴6相连接，控制指令获取模块1、喷 嘴位置检测模块2的输出端均与控制器3的输入端相连接，控制器3的输出端通过转舵喷 嘴驱动装置4与转舵喷嘴6相连接，且控制指令获取模块1、控制器3均为力士乐BODAS RC 控制器。
[0020] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2分别将实时监测到的转舵喷嘴目标 位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器3,再由控制器3根据其接收到的监测数据 计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大 小确定转舵喷嘴6的运动方向及行程，具体是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差； 步骤二：控制器3向转舵喷嘴驱动装置4发出转舵喷嘴6的运动方向及行程控制指令， 随后转舵喷嘴驱动装置4根据该控制指令控制转舵喷嘴6的运动。
【权利要求】
1. 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块（1)、喷嘴位置检测 模块（2)、控制器（3)、转舵喷嘴驱动装置（4)，其特征在于：所述控制指令获取模块（1)、喷 嘴位置检测模块（2)的输入端分别与转舵控制手柄（5)、转舵喷嘴（6)相连接，控制指令获 取模块（1)、喷嘴位置检测模块（2)的输出端均与控制器（3)的输入端相连接，控制器（3)的 输出端通过转舵喷嘴驱动装置（4)与转舵喷嘴（6)相连接，且控制指令获取模块（1)、控制 器（3)均为可编程逻辑控制器。
2. 根据权利要求1所述的一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，其特征在于：所述控 制指令获取模块（1)、控制器（3)均为力士乐BODAS RC控制器。
3. -种权利要求1所述的喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，其特征在于： 该方法依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块（1)、喷嘴位置检测模块（2)分别将实时监测到的转舵喷嘴 目标位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器（3 )，再由控制器（3 )根据其接收到的 监测数据计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及 绝对值大小确定转舵喷嘴（6)的运动方向及行程； 步骤二：控制器（3)向转舵喷嘴驱动装置（4)发出转舵喷嘴（6)的运动方向及行程控制 指令，随后转舵喷嘴驱动装置（4)根据该控制指令控制转舵喷嘴（6)的运动。
4. 根据权利要求3所述的一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，其特征在 于： 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴（6)的运动方向和运动 行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
【文档编号】B63H25/06GK104108461SQ201410311563
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】胡军, 赵丽雄, 陈利鹏, 池飞飞 申请人:武汉船用机械有限责任公司
【专利摘要】一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块、控制器，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输入端分别与转舵控制手柄、转舵喷嘴相连，输出端均依次通过控制器、转舵喷嘴驱动装置与转舵喷嘴相连，且控制指令获取模块、控制器均为可编程逻辑控制器，使用时，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块分别将监测到的转舵喷嘴目标位置、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器，再由控制器计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴的运动方向及行程，然后向转舵喷嘴驱动装置发送控制指令以控制转舵喷嘴的运动。本设计实现了对转舵喷嘴快速、稳定、精确的控制。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及喷水推进装置控制领域，尤其涉及一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系 统及其控制方法，具体适用于提高转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性。 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统及其控制方法
【背景技术】
[0002] 喷水推进装置是通过改变喷射水流角度，使船舶尾部受到横向的作用力，从而使 船舶转向。由于推进效率高，喷水推进装置已广泛应用于轮渡、游艇、快艇等各种高速船舶 中，此类采用喷水推进装置的船舶航速高，要求船舶的正车、倒车操作具有快速性、稳定性、 精确性。因此，喷水推进装置转舵喷嘴的控制显得尤为重要。
[0003] 常规的转舵喷嘴控制系统通常采用主控制器加比例阀控制器的控制方法，即喷嘴 控制手柄动作时，控制信号经过主控制器处理，须再经过比例阀控制器处理转换为阀控信 号才能作用于喷嘴驱动装置，由于转换后的阀控信号与转换前的控制信号之间存在较大误 差，因此无法满足船舶对转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性 较差的问题，提供一种能够提高转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性的喷水推进装置转 舵喷嘴控制系统及其控制方法。
[0005] 为实现以上目的，本发明的技术方案如下： 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块、控 制器、转舵喷嘴驱动装置，所述控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输入端分别与转舵 控制手柄、转舵喷嘴相连接，控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块的输出端均与控制器的 输入端相连接，控制器的输出端通过转舵喷嘴驱动装置与转舵喷嘴相连接，且控制指令获 取模块、控制器均为可编程逻辑控制器。
[0006] 所述控制指令获取模块、控制器均为力士乐BODAS RC控制器。
[0007] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块、喷嘴位置检测模块分别将实时监测到的转舵喷嘴目标位 置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器，再由控制器根据其接收到的监测数据计算 出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大小确 定转舵喷嘴的运动方向及行程； 步骤二：控制器向转舵喷嘴驱动装置发出转舵喷嘴的运动方向及行程控制指令，随后 转舵喷嘴驱动装置根据该控制指令控制转舵喷嘴的运动。
[0008] 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴的运动方向和运动 行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| >E且e>0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： 1、本发明一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统中的控制指令获取模块、控制器采用可 编程逻辑控制器，该控制器通过计算喷嘴目标位置和喷嘴实际位置的差值，根据该差值的 绝对值的正负及大小得到用于控制喷嘴运动方向和运动行程的控制指令，该控制指令可直 接作用于喷嘴驱动装置，无需采用比例阀控制器进行信号转换，避免了信号转换前后误差 的产生，能够满足船舶对转舵喷嘴操作的快速性、稳定性、精确性要求。因此，本发明提高了 转舵喷嘴控制的快速性、稳定性、精确性。
[0010] 2、本发明一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法通过比较喷嘴目标位 置和喷嘴实际位置的差值的绝对值与系统最大允许控制误差之间的大小关系，并由该差值 的正负来控制转舵喷嘴的运动方向和运动行程，有效解决了因系统误差而导致的转舵喷嘴 不断抖动的问题，有利于保证执行机构的性能。因此，本发明保证执行机构的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明中喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的原理示意图。
[0012] 图中：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4、 转舵控制手柄5、转舵喷嘴6。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0014] 参见图1，一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块1、喷嘴 位置检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4,所述控制指令获取模块1的输入端与转舵 控制手柄5相连接，喷嘴位置检测模块2的输入端与转舵喷嘴6相连接，控制指令获取模块 1、喷嘴位置检测模块2的输出端均与控制器3的输入端相连接，控制器3的输出端通过转 舵喷嘴驱动装置4与转舵喷嘴6相连接，且控制指令获取模块1、控制器3均为可编程逻辑 控制器。
[0015] 所述控制指令获取模块1、控制器3均为力士乐BODAS RC控制器。
[0016] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2分别将实时监测到的转舵喷嘴目标 位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器3,再由控制器3根据其接收到的监测数据 计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大 小确定转舵喷嘴6的运动方向及行程； 步骤二：控制器3向转舵喷嘴驱动装置4发出转舵喷嘴6的运动方向及行程控制指令， 随后转舵喷嘴驱动装置4根据该控制指令控制转舵喷嘴6的运动。
[0017] 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴6的运动方向和运 动行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
[0018] 本发明的原理说明如下： 本发明的控制系统采用随动闭环控制，系统工作时，先通过控制指令获取模块1从转 舵喷嘴控制手柄获取喷嘴目标位置控制指令，并通过转舵喷嘴位置检测模块2检测转舵喷 嘴6的实际位置，然后由控制器3计算喷嘴目标位置与实际位置的差值e，并根据差值e的 正负和绝对值大小来确定转舵喷嘴6的运动方向和行程，发出对应的喷嘴控制指令，该控 制指令直接作用于转舵喷嘴驱动装置4,转舵喷嘴驱动装置4根据喷嘴控制指令控制转舵 喷嘴6的运动，实现了对转舵喷嘴6快速、稳定、精确的控制。
[0019] 实施例1 : 参见图1，一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块1、喷嘴位置 检测模块2、控制器3、转舵喷嘴驱动装置4,所述控制指令获取模块1的输入端与转舵控制 手柄5相连接，喷嘴位置检测模块2的输入端与转舵喷嘴6相连接，控制指令获取模块1、喷 嘴位置检测模块2的输出端均与控制器3的输入端相连接，控制器3的输出端通过转舵喷 嘴驱动装置4与转舵喷嘴6相连接，且控制指令获取模块1、控制器3均为力士乐BODAS RC 控制器。
[0020] 上述喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块1、喷嘴位置检测模块2分别将实时监测到的转舵喷嘴目标 位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器3,再由控制器3根据其接收到的监测数据 计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及绝对值大 小确定转舵喷嘴6的运动方向及行程，具体是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差； 步骤二：控制器3向转舵喷嘴驱动装置4发出转舵喷嘴6的运动方向及行程控制指令， 随后转舵喷嘴驱动装置4根据该控制指令控制转舵喷嘴6的运动。
【权利要求】
1. 一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，包括控制指令获取模块（1)、喷嘴位置检测 模块（2)、控制器（3)、转舵喷嘴驱动装置（4)，其特征在于：所述控制指令获取模块（1)、喷 嘴位置检测模块（2)的输入端分别与转舵控制手柄（5)、转舵喷嘴（6)相连接，控制指令获 取模块（1)、喷嘴位置检测模块（2)的输出端均与控制器（3)的输入端相连接，控制器（3)的 输出端通过转舵喷嘴驱动装置（4)与转舵喷嘴（6)相连接，且控制指令获取模块（1)、控制 器（3)均为可编程逻辑控制器。
2. 根据权利要求1所述的一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统，其特征在于：所述控 制指令获取模块（1)、控制器（3)均为力士乐BODAS RC控制器。
3. -种权利要求1所述的喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，其特征在于： 该方法依次包括以下步骤： 步骤一：控制指令获取模块（1)、喷嘴位置检测模块（2)分别将实时监测到的转舵喷嘴 目标位置数据、转舵喷嘴实际位置数据传输给控制器（3 )，再由控制器（3 )根据其接收到的 监测数据计算出转舵喷嘴目标位置与转舵喷嘴实际位置的差值e，并根据差值e的正负及 绝对值大小确定转舵喷嘴（6)的运动方向及行程； 步骤二：控制器（3)向转舵喷嘴驱动装置（4)发出转舵喷嘴（6)的运动方向及行程控制 指令，随后转舵喷嘴驱动装置（4)根据该控制指令控制转舵喷嘴（6)的运动。
4. 根据权利要求3所述的一种喷水推进装置转舵喷嘴控制系统的控制方法，其特征在 于： 步骤一中，所述根据差值e的正负及绝对值大小确定转舵喷嘴（6)的运动方向和运动 行程是指： 当| e | < E时，转舵喷嘴无需运动； 当|e| > E且e > 0时，转舵喷嘴上升|e| ; 当|e| >E且e<0时，转舵喷嘴下降|e| ; 其中，E为系统最大允许控制误差。
【文档编号】B63H25/06GK104108461SQ201410311563
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】胡军, 赵丽雄, 陈利鹏, 池飞飞 申请人:武汉船用机械有限责任公司
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