CN103645746A - 一种垂直面平面运动机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种垂直面平面运动机构及其控制方法，涉及船舶模型试验的设备及其控制方法，尤其涉及一种用于测量船舶适航性能的船模摇荡试验装置及其控制方法，包括第一电动缸，第二电动缸和控制装置；控制装置包括PLC主机，第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元；PLC主机连接到第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元，通过控制第一电动缸和第二电动缸协同动作，模拟船模摇荡试验的摇荡运动轨迹，取代机械式正弦发生装置，实现船模的升沉、纵摇和/或横摇运动。本方法利用PLC主机的精确定位控制功能，实现平面运动机构的横荡和横摇精确控制，可以灵活设置和调整船模摇荡频率、角度和振幅，在保证功能的同时简化了垂直面平面运动机构的结构。

Description

一种垂直面平面运动机构及其控制方法

技术领域

本发明涉及船舶模型试验的设备及其控制方法，尤其涉及一种用于测量船舶适航性能的船模摇荡试验装置及其控制方法。

背景技术

垂直面平面运动机构广泛应用于船舶、飞机、机器人的运动性能试验，是造船工业和造船科学研究进行水池船模摇荡试验的基础设施。现有的垂直面平面运动机构通常采用连杆、十字滑框、转盘、支架，以及液压或电动机驱动的传动系统，组成机械式正弦发生装置，其结构笨重而复杂，维修、保养困难。中国实用新型专利“垂直平面运动机构的振荡装置”（中国实用新型专利号ZL201020500845.4，授权公告号CN201740637U）公开了一种垂直平面运动机构的振荡装置,包含转盘,天平套筒固定在船模内，天平套筒的两端垂直较接有前支杆和后支杆，前支杆和后支杆的中部分别与前连杆和后连杆水平连接，前支杆和后支杆的上部均设置有滑座，滑座上设置有十字滑框，十字滑框内设置有滑块，前连杆与下连接杆相连，下连接杆与下支架的下部相连，下支架与上支架相连，前支杆和后支杆的中上部设置有拖车测桥，底座通过振荡装置固定件设置在拖车测桥上,底座上设置有转盘，转盘上固接有正弦发生装置，正弦发生装置与电机和减速器相连，转盘中间设置有滑道。该装置采用伺服电机驱动正弦发生装置，通过调节偏心滑块的偏心距改变振幅，其偏心滑块结构的正弦发生装置仍然存在摇荡振幅小，结构复杂的问题，而且垂直面平面运动机构的精确控制和灵活调整的问题也亟待解决。

发明内容

本发明的目的是要提供一种垂直面平面运动机构，可以取代机械式正弦发生装置，利用PLC主机的精确定位控制功能实现运动机构工作模式的精确控制。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种垂直面平面运动机构，包括第一安装板，第二安装板，第一电动缸，第二电动缸，第一测力传感器，第二测力传感器，以及包含可编程控制器的控制装置，其特征在于：

所述的第一电动缸通过法兰连接件固定连接在所述第一安装板的下方；

所述的第二电动缸通过上铰链连接件可摆动地连接在所述第二安装板的下方；

所述的第一安装板和第二安装板固定在船模拖车的桥架导轨上，第一安装板和第二安装板之间的距离，可根据船模的长度或宽度调节；

连接到第一电动缸推杆末端的第一测力传感器，通过第一铰链连接件连接到船模；连接到第二电动缸推杆末端的第二测力传感器，通过第二铰链连接件连接到船模；

所述的控制装置包括PLC主机，第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元；所述的PLC主机连接到第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元，通过控制第一电动缸和第二电动缸协同动作，模拟船模摇荡试验的摇荡运动轨迹，取代机械式正弦发生装置，实现船模的升沉、纵摇和/或横摇运动。

本发明的垂直面平面运动机构的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的第一电动缸驱动单元包括第一脉冲发生器和第一伺服放大器；所述的第二电动缸驱动单元包括第二脉冲发生器和第二伺服放大器；所述的第一脉冲发生器和第二脉冲发生器连接在PLC主机的总线上；第一脉冲发生器的输出通过第一伺服放大器连接到第一伺服电机；第二脉冲发生器的输出通过第二伺服放大器连接到第二伺服电机；同轴连接在第一伺服电机上的第一旋转编码器，连接到第一脉冲发生器，形成第一电动缸驱动单元的闭环反馈控制；同轴连接在第二伺服电机上的第二旋转编码器，连接到第二脉冲发生器，形成第二电动缸驱动单元的闭环反馈控制。

本发明的垂直面平面运动机构的一种更好的技术方案，其特征在于所述的控制装置采用触摸屏实现控制操作和显示输出；所述的触摸屏通过RS232串行总线与PLC主机双向通信。

本发明的垂直面平面运动机构的一种改进的技术方案，其特征在于所述的第一电动缸和第二电动缸设有内置式位置传感器；所述的控制装置还包括连接在PLC主机总线上的模数转换模块；所述的内置式位置传感器输出的模拟量信号，通过模数转换模块输入PLC主机。

本发明的垂直面平面运动机构的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述的控制装置可以通过所述的模数转换模块，接受外部控制装置发送的模拟电压控制信号；并且控制第一电动缸和第二电动缸根据接收到的模拟电压控制信号伸缩运动，带动船模的摇荡运动。

本发明的另一个目的是要提供一种用于上述垂直面平面运动机构的控制方法，可以利用PLC主机的精确定位控制功能实现运动机构工作状态的精确控制。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种垂直面平面运动机构的控制方法，用于上述垂直面平面运动机构的控制，其特征在于包括以下步骤：

S010：根据船模的运动模式，确定摇荡的角度、振幅与频率，计算第一电动缸和第二电动缸的驱动脉冲时间序列参数，建立控制参数表；

S020：根据船模的浸水深度，设定第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的初始位置，通过执行手动正转或反转操作，使第一电动缸推杆和第二电动缸推杆靠近设定的初始位置；

S030：执行复位操作，控制第一电动缸推杆和第二电动缸推杆，准确定位到设定的初始位置，带动船模回到摇荡运动的中点位置；

S040：选择船模运动模式，若为横摇运动模式，则通过改变第一安装板和第二安装板在桥架导轨上的固定位置，根据船模的宽度调整第一电动缸和第二电动缸的间距；否则，转步骤S060；

S050：读取控制参数表，获取横荡运动模式的控制参数，转步骤S080；

S060：通过改变第一安装板和第二安装板在桥架导轨上的固定位置，根据船模的长度调整第一电动缸和第二电动缸的间距；

S070：读取控制参数表，获取升沉/纵摇运动模式的控制参数；

S080：根据控制参数，生成第一电动缸和第二电动缸的脉冲时序表；

S100：第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元的脉冲发生器，按照脉冲时序表预定的速率和数量发送脉冲序列；

S110：通过旋转编码器反馈，第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元的伺服电机，带动第一电动缸推杆和第二电动缸推杆，根据船模运动模式所确定的伸缩速度和长度往复伸缩；

S120：通过电动缸内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的实际位置，控制船模实现横摇、升沉或纵摇运动。

本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的一种较佳的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：

S200：选择平面运动机构的运动方式，若选择连续运动方式，则转步骤S100自动连续运行；否则，转步骤S210执行手动控制运行；

S210：通过触摸屏输入手动控制参数，所述的手动控制参数包括两缸的间距、摇荡频率、角度和/或幅值；

S220：第一电动缸驱动单元的第一脉冲发生器，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第一伺服放大器向第一伺服电机发送脉冲序列；第二电动缸驱动单元的脉冲发生器，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第二伺服放大器向第二伺服电机发送脉冲序列；

S230：通过第一旋转编码器和第二旋转编码器反馈，第一电动缸驱动单元控制第一伺服电机，第二电动缸驱动单元控制第二伺服电机，带动第一电动缸推杆和第二电动缸推杆到达预定位置；

S240：通过第一电动缸和第二电动缸内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的实际位置，控制船模准确实现预定的手动摇荡试验运动。

本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的一种改进的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：

S300：若设定的横摇角或横荡位置超过极限值，或者根据摇荡振幅与频率计算产生的运行速度超过极限值，则通过触摸屏显示相应的报警信息，提示操作人员修正；若平面运动机构在连续运动方式运行过程中检测到超载或超温故障，则进入保护性停机状态，通过触摸屏输出报警信号。

本发明的有益效果是：

1、本发明的垂直面平面运动机构及其控制方法，采用通用的工业控制PLC和电动缸直接驱动船模，替代现有垂直面平面运动机构的机械式正弦发生装置，在保证功能的同时大大简化了垂直面平面运动机构的结构，能够低成本地为造船工业和造船科学研究提供准确可靠的水池船模摇荡试验设施。

2、本发明的垂直面平面运动机构及其控制方法，利用PLC主机和定位控制型脉冲输出模块的精确定位控制功能，实现垂直面平面运动机构的升沉、纵摇和横摇运动的精确控制，可以灵活设置和调整船模摇荡频率、角度和振幅，可以充分体现PLC控制装置灵活、可靠性高的特点，调节范围大，控制精度高。

3、本发明的垂直面平面运动机构及其控制方法，通过电动缸内置式位置传感器采样并计算，可以实时输出和显示船模的实际状态，可以提高船模操纵性能测试的精确度。

附图说明

图1是本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的控制流程图；

图2是垂直面平面运动机构的控制装置的电路框图；

图3是垂直面平面运动机构的控制装置的电原理图；

图4是本发明的垂直面平面运动机构的结构示意图；

图5是本发明的垂直面平面运动机构的左视图；

图6是本发明的垂直面平面运动机构用于船模升沉摇荡试验的示意图；

图7是本发明的垂直面平面运动机构用于船模纵摇试验的示意图；

图8是本发明的垂直面平面运动机构用于船模横摇试验的示意图。

以上图中的各部件的标号：10-控制装置，20-桥架导轨，30-船模，21-第一安装板，22-第二安装板，31-法兰连接件，32-上铰链连接件，41-第一电动缸，42-第二电动缸，51-第一伺服电机，52-第二伺服电机，61-第一旋转编码器，62-第二旋转编码器，71-第一电动缸推杆，72-第二电动缸推杆，81-第一测力传感器，82-第二测力传感器，91-第一铰链连接件，92-第二铰链连接件，100-PLC主机，101-第一电动缸驱动单元，102-第二电动缸驱动单元，103-模数转换模块，104-触模屏，111-第一脉冲发生器，112-第二脉冲发生器，121-第一伺服放大器，122-第二伺服放大器。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

本发明的垂直面平面运动机构如图4和图5所示，包括第一安装板21，第二安装板22，第一电动缸41，第二电动缸42，第一测力传感器81，第二测力传感器82，以及包含可编程控制器的控制装置10；

如图4所示，第一电动缸41通过法兰连接件31固定连接在第一安装板21的下方；

第二电动缸42通过上铰链连接件32可摆动地连接在第二安装板22的下方；

第一安装板21和第二安装板22固定在船模拖车的桥架导轨20上，第一安装板21和第二安装板22之间的距离，可根据船模30的长度或宽度调节；

连接到第一电动缸推杆71的末端的第一测力传感器81，通过第一铰链连接件91连接到船模30；连接到第二电动缸推杆72末端的第二测力传感器82，通过第二铰链连接件92连接到船模30；第一测力传感器81和第二测力传感器82用于测定船模在摇荡运动中所受水动力。

控制装置10包括PLC主机100，第一电动缸驱动单元101和第二电动缸驱动单元102；PLC主机100连接到第一电动缸驱动单元101和第二电动缸驱动单元102，通过控制第一电动缸41和第二电动缸42协同动作，模拟船模摇荡试验的摇荡运动轨迹，取代机械式正弦发生装置，实现船模30的升沉、纵摇和/或横摇运动。

电动缸是一种提供直线推力的运动装置，是一种高响应、长寿命的执行机构。本发明的垂直面平面运动机构采用第一电动缸41和第二电动缸42作为执行机构，取代现有的机械式正弦发生装置，大大简化了垂直面平面运动机构的结构。两套电动缸直接由第一电动缸驱动单元101和第二电动缸驱动单元102控制，不再需要油、气等中间媒介传递动力，避免了油、气等动力传递媒介所产生的运动仿真、测试系统控制误差；第一电动缸41和第二电动缸42采用滚柱丝杠技术，使本发明的垂直面平面运动机构具有更高的机械刚性、更长的使用寿命、更高的抗冲击能力。高效坚硬的滚珠丝杆适合做精确定位和长距离往复运动，适合大轴向载荷的往复运动，并能够获得更高的控制精度、可靠性和更长的使用寿命。

根据图2和图3所示的本发明的垂直面平面运动机构的控制装置10的实施例，第一电动缸驱动单元101包括第一脉冲发生器111和第一伺服放大器121；第二电动缸驱动单元102包括第二脉冲发生器112和第二伺服放大器122；第一脉冲发生器111和第二脉冲发生器112连接在PLC主机100的总线上；第一脉冲发生器111的输出通过第一伺服放大器121连接到第一伺服电机51；第二脉冲发生器112的输出通过第二伺服放大器122连接到第二伺服电机52；同轴连接在第一伺服电机51上的第一旋转编码器61，连接到第一脉冲发生器111，形成第一电动缸驱动单元101的闭环反馈控制；同轴连接在第二伺服电机52上的第二旋转编码器62，连接到第二脉冲发生器112，形成第二电动缸驱动单元102的闭环反馈控制。

在图4所示的实施例中，控制装置10的控制面板设有电源开关，点动（伸缩）按钮，回零按钮，联动开关等，为便于操作，在第一电动缸41和第二电动缸42的上方分别设置一套控制面板。在图2所示的实施例中，控制装置10采用触摸屏104实现控制操作和显示输出，触摸屏104通过RS232串行总线与PLC主机100双向通信。

根据本发明的垂直面平面运动机构的一个优选的实施例，第一电动缸41和第二电动缸42设有内置式位置传感器；控制装置10还包括连接在PLC主机总线上的模数转换模块103；内置式位置传感器输出的模拟量信号，通过模数转换模块103输入PLC主机。

在图3所示的本发明的垂直面平面运动机构的控制装置10的实施例中，PLC主机100采用FX3U系列PLC主机，第一脉冲发生器111和第二脉冲发生器112采用定位控制型脉冲输出模块FX2N-1PG，该模块用总线挂接在PLC主机100上，可以根据用户指令输出符合定位条件的脉冲串，并实现原点复归等操作；模数转换模块103采用4通道模拟量输入模块FX3U-4AD。

模数转换模块103还用于接受外部控制装置（例如，上位PC机）实时发送的模拟电压控制信号，PC机软件可根据预先设定的两缸间距、摇荡频率和幅值生成数据文件，利用两路D/A板卡转换为模拟电压控制信号，通过模数转换模块103发送到至控制装置10，驱动第一电动缸41和第二电动缸42伸缩运动，带动船模30实现外部控制的摇荡运动。

图1是用于上述本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的一个实施例，包括以下步骤：

S010：根据船模的运动模式，确定摇荡的角度、振幅与频率，计算第一电动缸41和第二电动缸42的驱动脉冲时间序列参数，建立控制参数表；

S020：根据船模30的浸水深度，设定第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72的初始位置，通过执行手动正转或反转操作，使第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72靠近设定的初始位置；

S030：执行复位操作，控制第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72，准确定位到设定的初始位置，带动船模30回到摇荡运动的中点位置；

S040：选择船模运动模式，若为横摇运动模式，则通过改变第一安装板21和第二安装板22在桥架导轨20上的固定位置，根据船模30的宽度调整第一电动缸41和第二电动缸42的间距；否则，转步骤S060；

S050：读取控制参数表，获取横荡运动模式的控制参数，转步骤S080；

S060：通过改变第一安装板21和第二安装板22在桥架导轨20上的固定位置，根据船模30的长度调整第一电动缸41和第二电动缸42的间距；

S070：读取控制参数表，获取升沉/纵摇运动模式的控制参数；

S080：根据控制参数，生成第一电动缸41和第二电动缸42的脉冲时序表；

S100：第一电动缸驱动单元101的第一脉冲发生器111，按照脉冲时序表预定的速率和数量，通过第一伺服放大器121向第一伺服电机51发送脉冲序列；第二电动缸驱动单元102的脉冲发生器112，按照脉冲时序表预定的速率和数量，通过第二伺服放大器122向第二伺服电机52发送脉冲序列。

S110：通过第一旋转编码器61和第二旋转编码器62反馈，第一电动缸驱动单元101的第一伺服电机51和第二电动缸驱动单元102的第二伺服电机52，带动第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72，根据船模运动模式所确定的伸缩速度和长度往复伸缩；

S120：通过第一电动缸41和第二电动缸42内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72的实际位置，控制船模30实现横摇、升沉或纵摇运动。

垂直面平面运动机构的船模摇荡试验运动方程如表1所示。

表1：垂直面平面运动机构的船模摇荡试验的运动方程

运动模式	运动方程	攻角
			纯升沉	Z=Z0sinωt	ψ=0
纯俯仰	Z=Z0sinωt	ψ=arctan(ψ0cosωt)
			带攻角俯仰	Z=Z0sinωt	ψ=ψ1+arctan(ψ0cosωt)
直线纵倾	Z=0	ψ=ψ1
			强迫横摇	φ=φ0sinωt	ψ=0
自由横摇	φ0开始衰减为0	ψ=0

表中：φ₀为横摇幅值；攻角ψ为固定坐标X0轴与船中纵剖线夹角，顺时针为正；ψ₀为初始攻角；ψ₁为船模速度方向与船模中纵剖线夹角，顺时针为正。在连续运动方式下，第一电动缸41和第二电动缸42依据预先生成的时间序列，在设备能力范围内，在指定的时刻到达指定的位置。典型的平面运动机构是执行规则正弦运动。

在图1所示的本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的实施例中，还包括以下步骤：

S200：选择平面运动机构的运动方式，若选择连续运动方式，则转步骤S100自动连续运行；否则，转步骤S210执行手动控制运行；

S210：通过触摸屏104输入手动控制参数，所述的手动控制参数包括两缸的间距、摇荡频率、角度和/或幅值；

S220：第一电动缸驱动单元101的第一脉冲发生器111，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第一伺服放大器121向第一伺服电机51发送脉冲序列；第二电动缸驱动单元102的脉冲发生器112，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第二伺服放大器122向第二伺服电机52发送脉冲序列；

S230：通过第一旋转编码器61和第二旋转编码器62反馈，第一电动缸驱动单元101控制第一伺服电机51，第二电动缸驱动单元102控制第二伺服电机52，带动第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72到达预定位置；

S240：通过第一电动缸41和第二电动缸42内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆71和第二电动缸推杆72的实际位置，控制船模30准确实现预定的手动摇荡试验运动。所述的手动摇荡试验运动包括单缸强迫横摇和自由横摇运动，单缸强迫摇荡是使用1路D/A板卡，通过模数转换模块103控制，驱动第一电动缸41或第二电动缸42伸缩运动，带动船模30实现强迫横摇运动。自由横摇运动可以通过定位到预定的横摇幅值φ₀，再通断电磁铁来上拉或释放船模30，完成自由横摇运动的衰减过程。

在本发明的垂直面平面运动机构的控制方法的实施例中，还包括以下步骤：

S300：若设定的横摇角或横荡位置超过极限值，或者根据摇荡振幅与频率计算产生的运行速度超过极限值，则通过触摸屏104显示相应的报警信息，提示操作人员修正；若平面运动机构在连续运动方式运行过程中检测到超载或超温故障，则进入保护性停机状态，通过触摸屏104输出报警信号。

本发明的垂直面平面运动机构的一个实施例的主要技术参数如下：

第一电动缸推杆与第二电动缸推杆之间的跨距：≮630～2000mm，可无级调节，适用于长度＜5.0m，排水量＜1000kg的试验船模；

振荡频率：0.05Hz～1.0Hz；

最大升沉振幅：0.20m，500kg船模纯升沉时，该振幅下振荡频率可达0.20Hz；

最大攻角：±20°，500kg船模纯俯仰时,船速3.0m/s,最大振幅下振荡频率可达0.2Hz；

控制精度：升沉控制精度为最大升沉振幅的1%，攻角控制精度为±0.05°。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种垂直面平面运动机构，包括第一安装板，第二安装板，第一电动缸，第二电动缸，第一测力传感器，第二测力传感器，以及包含可编程控制器的控制装置，其特征在于：

所述的第一电动缸通过法兰连接件固定连接在所述第一安装板的下方；

所述的第二电动缸通过上铰链连接件可摆动地连接在所述第二安装板的下方；

所述的第一安装板和第二安装板固定在船模拖车的桥架导轨上，第一安装板和第二安装板之间的距离，可根据船模的长度或宽度调节；

连接到第一电动缸推杆末端的第一测力传感器，通过第一铰链连接件连接到船模；

连接到第二电动缸推杆末端的第二测力传感器，通过第二铰链连接件连接到船模；

所述的控制装置包括PLC主机，第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元；所述的PLC主机连接到第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元，通过控制第一电动缸和第二电动缸协同动作，模拟船模摇荡试验的摇荡运动轨迹，取代机械式正弦发生装置，实现船模的升沉、纵摇和/或横摇运动。

2.根据权利要求1所述的垂直面平面运动机构，其特征在于所述的第一电动缸驱动单元包括第一脉冲发生器和第一伺服放大器；所述的第二电动缸驱动单元包括第二脉冲发生器和第二伺服放大器；所述的第一脉冲发生器和第二脉冲发生器连接在PLC主机的总线上；第一脉冲发生器的输出通过第一伺服放大器连接到第一伺服电机；

第二脉冲发生器的输出通过第二伺服放大器连接到第二伺服电机；同轴连接在第一伺服电机上的第一旋转编码器，连接到第一脉冲发生器，形成第一电动缸驱动单元的闭环反馈控制；同轴连接在第二伺服电机上的第二旋转编码器，连接到第二脉冲发生器，形成第二电动缸驱动单元的闭环反馈控制。

3.根据权利要求1所述的垂直面平面运动机构，其特征在于所述的控制装置采用触摸屏实现控制操作和显示输出；所述的触摸屏通过RS232串行总线与PLC主机双向通信。

4.根据权利要求1所述的垂直面平面运动机构，其特征在于所述的第一电动缸和第二电动缸设有内置式位置传感器；所述的控制装置还包括连接在PLC主机总线上的模数转换模块；所述的内置式位置传感器输出的模拟量信号，通过模数转换模块输入PLC主机。

5.根据权利要求4所述的垂直面平面运动机构，其特征在于所述的控制装置可以通过所述的模数转换模块，接受外部控制装置发送的模拟电压控制信号；并且控制第一电动缸和第二电动缸根据接收到的模拟电压控制信号伸缩运动，带动船模的摇荡运动。

6.一种垂直面平面运动机构的控制方法，用于权利要求1至5之任一权利要求所述的垂直面平面运动机构的控制，其特征在于包括以下步骤：

S010：根据船模的运动模式，确定摇荡的角度、振幅与频率，计算第一电动缸和第二电动缸的驱动脉冲时间序列参数，建立控制参数表；

S020：根据船模的浸水深度，设定第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的初始位置，通过执行手动正转或反转操作，使第一电动缸推杆和第二电动缸推杆靠近设定的初始位置；

S030：执行复位操作，控制第一电动缸推杆和第二电动缸推杆，准确定位到设定的初始位置，带动船模回到摇荡运动的中点位置；

S040：选择船模运动模式，若为横摇运动模式，则通过改变第一安装板和第二安装板在桥架导轨上的固定位置，根据船模的宽度调整第一电动缸和第二电动缸的间距；

否则，转步骤S060；

S050：读取控制参数表，获取横荡运动模式的控制参数，转步骤S080；

S060：通过改变第一安装板和第二安装板在桥架导轨上的固定位置，根据船模的长度调整第一电动缸和第二电动缸的间距；

S070：读取控制参数表，获取升沉/纵摇运动模式的控制参数；

S080：根据控制参数，生成第一电动缸和第二电动缸的脉冲时序表；

S100：第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元的脉冲发生器，按照脉冲时序表预定的速率和数量发送脉冲序列；

S110：通过旋转编码器反馈，第一电动缸驱动单元和第二电动缸驱动单元的伺服电机，带动第一电动缸推杆和第二电动缸推杆，根据船模运动模式所确定的伸缩速度和长度往复伸缩；

S120：通过电动缸内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的实际位置，控制船模实现横摇、升沉或纵摇运动。

7.根据权利要求6所述的垂直面平面运动机构的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：

S200：选择平面运动机构的运动方式，若选择连续运动方式，则转步骤S100自动连续运行；否则，转步骤S210执行手动控制运行；

S210：通过触摸屏输入手动控制参数，所述的手动控制参数包括两缸的间距、摇荡频率、角度和/或幅值；

S220：第一电动缸驱动单元的第一脉冲发生器，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第一伺服放大器向第一伺服电机发送脉冲序列；第二电动缸驱动单元的脉冲发生器，根据手动控制参数确定脉冲发送速率和数量，通过第二伺服放大器向第二伺服电机发送脉冲序列；

S230：通过第一旋转编码器和第二旋转编码器反馈，第一电动缸驱动单元控制第一伺服电机，第二电动缸驱动单元控制第二伺服电机，带动第一电动缸推杆和第二电动缸推杆到达预定位置；

S240：通过第一电动缸和第二电动缸内置式位置传感器采样，计算第一电动缸推杆和第二电动缸推杆的实际位置，控制船模准确实现预定的手动摇荡试验运动。

8.根据权利要求6所述的垂直面平面运动机构的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：

S300：若设定的横摇角或横荡位置超过极限值，或者根据摇荡振幅与频率计算产生的运行速度超过极限值，则通过触摸屏显示相应的报警信息，提示操作人员修正；若平面运动机构在连续运动方式运行过程中检测到超载或超温故障，则进入保护性停机状态，通过触摸屏输出报警信号。

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