一种吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置的制作方法

文档序号:17196299发布日期:2019-03-27 09:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征是由单手柄操控器、吊舱推进器、侧向推进器、吊舱控制系统组成,其中:单手柄操控器安装在船舶驾控台上,吊舱推进器安装在船舶底部,侧向推进器安装在船艏隧道中,吊舱控制系统装在船舱内部;单手柄操控器通过无线信号和吊舱控制系统连接,吊舱推进器和侧向推进器通过信号线和吊舱控制系统连接;

单手柄操控器设有手柄摇杆(3)和调整旋钮(4),手柄摇杆(3)输出物理量有方向角、幅度角,其中方向角确定船体的运动方向,幅度角确定船体的运动速度;调整旋钮(4)输出物理量有旋钮角,该旋钮角确定船艏部的航向;方向角、幅度角和旋钮角均为吊舱推进船舶的控制数据。

2.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的单手柄操控器,其由底座(1)、密封套筒(2)、手柄摇杆(3)、调整旋钮(4)组成,其中:底座(1)固定在驾驶控制台上;手柄摇杆(3)与底座(1)相连,连接处装有密封套筒(2);调整旋钮(4)装在手柄摇杆(3)的上端。

3.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的吊舱推进器悬挂于船舶底部,其由壳体、全回转工作台(6)、吊舱推进器无刷电机(7)、转轴(8)和吊舱推进器螺旋桨(9)组成,其中:壳体的顶端安装能够在0~360°范围旋转的全回转工作台(6);吊舱推进器无刷电机(7)装在壳体的内部,其通过转轴(8)与吊舱推进器螺旋桨(9)相连。

4.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的侧向推进器,悬挂于船首的隧道中,该侧向推进器由壳体、侧向推进器无刷电机(11)、转轴(12)和侧向推进器螺旋桨(13)组成,其中:侧向推进器无刷电机(11)装在壳体的内部,其通过转轴(12)与侧向推进器螺旋桨(13)相连。

5.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的吊舱控制系统,主要由MCU、无线传输模块U1,步进电机驱动器、步进电机、直流无刷电机驱动器、直流无刷电机组成,其中:无线接收模块与MCU的输入IO端口连接,步进电机驱动器与MCU的输出IO端口连接,步进电机与步进电机驱动器连接,直流无刷电机驱动器与MCU的输出IO端口连接,直流无刷电机与直流无刷电机驱动器连接。

6.根据权利要求5所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的吊舱控制系统,还设有晶体管阵列U2和电机驱动器U3,其作用一方面是将单片机的输出电流放大以使直流无刷电机工作,另一方面是续流,消耗电机产生的感应电流,防止损坏电路。

7.根据权利要求5所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的MCU采用型号为AT89C51的单片机IC1。

8.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于所述的无线传输模块U1采用型号为ESP8266,当其接收到控制数据时,将数据传输到单片机IC1,单片机依据所得数据进行决策。

9.根据权利要求1所述的吊舱推进船舶机动操纵矢量控制装置,其特征在于建立了吊舱推进船舶机动操纵矢量控制的物理模型,以实现船舶矢量控制功能和提高船舶的操纵性,所述物理模型是基于伪逆法的吊舱推进器智能控制算法:

minf(T)=TTWT/目标函数

s.t.h_1(x)=U-BT/等式约束

式中:T为推进器推力分配矩阵;W为推进器权值矩阵,表示各个推进器轴向推力的权重系数;U为船体运动矢量矩阵;B为参数配置矩阵;

定义拉格朗日函数:L(a,T)=TTWT+a(U-BT),其中a为拉格朗日乘子。

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