CN102815391B - 一种全回转舵角控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全回转舵角控制方法和系统。所述方法包括：获取舵角控制指令并检测实际舵角，所述舵角控制指令中包括目标舵角；计算所述目标舵角和所述实际舵角的差值e；根据所述差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；采用所述转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向。本发明通过计算目标舵角和实际舵角的差值，判断差值的绝对值大小和正负，从而得到用于控制舵桨回转的转动角度和转动方向，该转动角度不超过180°，实现了按最短路径控制舵桨回转，提高了全回转舵角控制系统的响应速度。

Description

一种全回转舵角控制方法和系统

技术领域

本发明涉及舵角控制技术领域，特别涉及一种全回转舵角控制方法和系统。

背景技术

在船舶推进领域，360°全回转舵桨已广泛应用于各种海洋工程船舶中。这些船舶大多要求船舶推进器能够在360°任意方向上发出推力，使得船舶可以在短时间内朝任意方向转向，以提高船舶操纵性能。因此，围绕该类型推进器，其360°范围内的舵角控制显得尤为重要。

常规的360°全回转舵角控制采用一种随动闭环控制方法，即回转手柄转动时，全回转舵桨推进器跟随转动，直到全回转舵桨推进器的转动角度等于控制手柄的转动角度时停止。也就是说，当手柄正向旋转时，回转装置也将正向旋转；控制手柄反向旋转时，回转装置将跟随手柄进行反向旋转。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

当控制手柄快速转动角度超过180°，如转动了350°，此时回转装置也跟随转动350°，回转装置响应时间长，不能满足船舶对设备的快速响应性要求。

发明内容

为了解决现有技术无法按最短路径控制舵桨回转的问题，本发明实施例提供了一种全回转舵角控制方法和系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种全回转舵角控制方法，所述方法包括：

获取舵角控制指令并检测实际舵角，所述舵角控制指令中包括目标舵角；

计算所述目标舵角和所述实际舵角的差值e；

根据所述差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；

采用所述转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向；

当E<|e|≤180且e>0时，转动方向为正向旋转，转动角度为|e|；

当E<|e|≤180且e<0时，转动方向为反向旋转，转动角度为|e|；

当180<|e|＜360且e＞0时，转动方向为反向旋转，转动角度为360-|e|；

当180<|e|＜360且e<0时，转动方向为正向旋转，转动角度为360-|e|；

所述E为系统最大允许控制误差。

进一步地，所述方法还包括：

当|e|≤E时，转动角度为0。

另一方面，本发明实施例还提供了一种全回转舵角控制系统，所述系统包括：

舵角检测模块，用于检测实际舵角；

指令获取模块，用于获取舵角控制指令，所述舵角控制指令中包括目标舵角；

主控模块，用于计算所述目标舵角和所述实际舵角的差值e，并根据所述差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；

舵桨回转装置，用于采用所述主控模块确定的转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向；

当E<|e|≤180且e>0时，转动方向为正向旋转，转动角度为|e|；

当E<|e|≤180且e<0时，转动方向为反向旋转，转动角度为|e|；

当180<|e|＜360且e＞0时，转动方向为反向旋转，转动角度为360-|e|；

当180<|e|＜360且e<0时，转动方向为正向旋转，转动角度为360-|e|；

所述E为系统最大允许控制误差。

其中，所述主控模块为可编程逻辑控制器。

其中，所述舵角检测模块包括安装在所述全回转舵桨推进器上的角度传感器。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过计算目标舵角和实际舵角的差值，判断差值的绝对值是否大于180，并判断差值的正负，从而得到用于控制舵桨回转的转动角度和转动方向，该转动角度不超过180°，实现了按最短路径控制舵桨回转，提高了全回转舵角控制系统的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种全回转舵角控制的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种全回转舵角控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种全回转舵角控制的方法，参见图1，该方法包括：

步骤10：获取舵角控制指令并检测实际舵角，该舵角控制指令中包括目标舵角。

其中，目标舵角和实际舵角的值均处于0°到360°之间。

在实际应用中，通常以船的正前方为0°，角度顺时针增大。

具体地，可以从360°全回转控制手柄获取舵角控制指令，通过安装在全回转舵桨推进器上的角度传感器检测实际舵角。

步骤20：计算目标舵角和实际舵角的差值e。

具体地，主控模块内部程序将得到的目标舵角和实际舵角分别标记为X和Y，X和Y的值均位于0-360区间，计算X-Y的值e。

步骤30：根据差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度。

具体地，当E<|e|≤180且e>0时，转动方向为正向旋转，转动角度为|e|；

当E<|e|≤180且e<0时，转动方向为反向旋转，转动角度为|e|；

当180<|e|＜360且e＞0时，转动方向为反向旋转，转动角度为360-|e|；

当180<|e|＜360且e<0时，转动方向为正向旋转，转动角度为360-|e|；

其中，E为系统最大允许控制误差，E的值根据系统要求设定。

需要说明的是：这里的转动方向包括正向和反向，而上述正向为顺时针方向，反向为逆时针方向；上述转动角度在0至180度之间。

进一步地，该步骤30还包括：

当|e|≤E时，转动角度为0，也就是说，不需要转动。值得说明的是，在实际应用中，可以先判断|e|是否满足|e|≤E，当系统判断出|e|≤E时，不需要对e的正负进行进一步的判断。

步骤40：采用转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向。

具体地，舵桨回转装置根据确定的转动方向和转动角度，控制全回转舵桨推进器转向。

进一步地，采用转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向包括：

当需要正向旋转时，全回转舵角控制系统控制全回转舵桨推进器正向旋转，当转动角度达到后，停止转向；

当需要反向旋转时，全回转舵角控制系统控制全回转舵桨推进器反向旋转，当转动角度达到后，停止转向。

本发明实施例的有益效果是：通过计算目标舵角和实际舵角的差值，判断差值的绝对值是否大于180，并判断差值的正负，从而得到用于控制舵桨回转的转动角度和转动方向，该转动角度不超过180°，实现了按最短路径控制舵桨回转，提高了全回转舵角控制系统的响应速度。

实施例二

本发明实施例提供了一种全回转舵角控制系统，参见图2，该装置包括：

舵角检测模块1，用于检测实际舵角；

指令获取模块2，用于获取舵角控制指令，该舵角控制指令中包括目标舵角；

主控模块3，用于计算目标舵角和实际舵角的差值e，并根据差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；

舵桨回转装置4，用于采用主控模块3确定的转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器5进行转向；

优选地，主控模块3可以为可编程逻辑控制器，采用型号为6ES7315-2AG10-0AB0的西门子可编程逻辑控制器。

其中，舵角检测模块1包括安装在全回转舵桨推进器5上的角度传感器。

进一步地，指令获取模块2包括360°全回转控制手柄6。

其中，指令获取模块2与主控模块3电连接，主控模块3还同时与舵角检测模块1以及舵桨回转装置4电连接，舵角检测模块1与全回转舵桨推进器5电连接。

上述系统在工作时，通过指令获取模块2从360°全回转控制手柄6获取舵角控制指令，通过舵角检测模块1检测实际舵角；主控模块3计算目标舵角和实际舵角的差值，并根据差值的绝对值大小和差值的正负来确定转动方向和转动角度；舵桨回转装置4根据主控模块3确定的转动方向和转动角度，控制全回转舵桨推进器5进行转向。

本发明实施例的有益效果是：通过计算目标舵角和实际舵角的差值，判断差值的绝对值是否大于180，并判断差值的正负，从而得到用于控制舵桨回转的转动角度和转动方向，该转动角度不超过180°，实现了按最短路径控制舵桨回转，提高了全回转舵角控制系统的响应速度。

需要说明的是：上述实施例提供的全回转舵角控制系统在控制舵桨回转时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的全回转舵角控制系统和全回转舵角控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全回转舵角控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取舵角控制指令并检测实际舵角，所述舵角控制指令中包括目标舵角；

计算所述目标舵角和所述实际舵角的差值e；

根据所述差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；

采用所述转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器进行转向；

当E<|e|≤180且e>0时，转动方向为正向旋转，转动角度为|e|；

当E<|e|≤180且e<0时，转动方向为反向旋转，转动角度为|e|；

当180<|e|＜360且e＞0时，转动方向为反向旋转，转动角度为360-|e|；

当180<|e|＜360且e<0时，转动方向为正向旋转，转动角度为360-|e|；

所述E为系统最大允许控制误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当|e|≤E时，转动角度为0。

3.一种全回转舵角控制系统，其特征在于，所述系统包括：

舵角检测模块(1)，用于检测实际舵角；

指令获取模块(2)，用于获取舵角控制指令，所述舵角控制指令中包括目标舵角；

主控模块(3)，用于计算所述目标舵角和所述实际舵角的差值e，并根据所述差值e的绝对值大小和正负确定转动方向和转动角度；

舵桨回转装置(4)，用于采用所述主控模块(3)确定的所述转动方向和转动角度控制全回转舵桨推进器(5)进行转向；

当E<|e|≤180且e>0时，转动方向为正向旋转，转动角度为|e|；

当E<|e|≤180且e<0时，转动方向为反向旋转，转动角度为|e|；

当180<|e|＜360且e＞0时，转动方向为反向旋转，转动角度为360-|e|；

当180<|e|＜360且e<0时，转动方向为正向旋转，转动角度为360-|e|；

所述E为系统最大允许控制误差。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主控模块(3)为可编程逻辑控制器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述舵角检测模块(1)包括安装在所述全回转舵桨推进器(5)上的角度传感器。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述指令获取模块(2)包括360°全回转控制手柄(6)。