CN104058075B - 一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，包括：三轴陀螺仪、指令信号输入单元、可编程控制单元、减摇鳍伺服驱动单元和减摇鳍执行机构。该控制系统可与位于岸基上的控制终端进行实时无线数据通信。本发明提供的一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，在减摇鳍伺服驱动单元设置有一台驱动电机，通过单电机驱动减摇鳍执行机构的方式，来减轻船舶横摇对船载设备的影响，提高无人船的工作效率，同时该设计方式很大程度上简化了无人船减摇鳍系统的结构，增加了无人船的装载量，提高了无人船工作的可靠性。

Description

一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统

技术领域

本发明属于船舶控制领域，尤其涉及一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统。

背景技术

随着人类对资源和能源需求增长和科技的发展，人类对海洋资源和能源的探索在不断地深入，对海洋研究探索的活动范围也从海洋沿岸扩展到更加广阔的海域。这些探索活动，不论是军用性质还是民用性质都需要船舶进行海上作业，但是海洋环境是变幻莫测，所以对海洋的开发必须有先进的船舶来提供支持，否则即使拥有广阔的海域，也不能对其的进行最大限度的合理开发利用。小型水面无人船作为一种能够在实际海洋环境下实现自主航行，并可替代大型船舶在复杂情况下完成危险水域的海洋要素探测任务，同时也可实现对我国海岸线和海岸设施安全监管和保障。

但由于小型无人船的尺寸和排水量均比较小，在波浪中航行时，会产生非常强烈的横摇运动，从而使无人船的操纵性能变差，航行时间延长，燃料消耗增加，而且严重的横摇运动还将导致船载仪器工作失常，甚至危及无人船自身的航行安全。

并且现有技术中商船的减摇鳍控制系统通常设置有两个液压驱动机来驱动减摇鳍的工作，如果按照此方案来设计小型无人船的减摇鳍控制系统会增加小型无人船的重量，占用小型无人船的空间，降低小型无人船的工作效率。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，包括用于采集小型无人船在海面上的艏摇角速度信息、横摇角速度信息和纵摇角速度信息的三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪将采集到的数据信息实时传送至岸基上的控制终端，当控制终端接收三轴陀螺仪传送的数据信息判断小型无人船处于横摇状态时开始向该小型无人船减摇鳍控制系统发送工作指令信号；

接收所述控制终端传送的控制指令信息并将指令信息进行输出的指令信号输入单元；

接收所述指令信号输入单元和三轴陀螺仪传送的数据信息，对接收的数据信息进行数据分析和数据处理、对船舶的横摇状态进行实时修正的可编程控制单元；

接收所述可编程控制单元传送的对船舶横摇状态进行修正的控制信息，将该控制信息转化成减摇鳍伺服驱动信号的减摇鳍伺服驱动单元；

接收所述减摇鳍伺服驱动单元传送的指令信息，对指令信息中的指令动作进行执行，实现无人船的减摇工作的减摇鳍执行机构。

所述减摇鳍伺服驱动单元设置有一台驱动电机，所述驱动电机接收所述可编程控制单元传送的控制信号，并将控制信号转换成减摇鳍执行机构能够执行的减摇鳍伺服驱动信号、推动左驱动杆和右驱动杆拉动减摇鳍执行机构上的鳍轴和鳍叶的转动。

该控制系统还包括为系统提供电能的电源，所述电源分别与可编程控制单元和减摇鳍伺服驱动单元相连接。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，在减摇鳍伺服驱动单元设置有一台驱动电机，利用单电机来驱动减摇鳍的执行机构，很大程度上简化了无人船减摇鳍系统的结构，增加了无人船的装载量，提高了无人船工作的可靠性和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本发明基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统的示意图；

图2为本发明中实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，包括：三轴陀螺仪4、指令信号输入单元2、可编程控制单元3、减摇鳍伺服驱动单元5和减摇鳍执行机构6。该控制系统与位于岸基上的控制终端7进行实时无线数据通信。三轴陀螺仪4采集小型无人船在海面上的艏摇角速度信息、横摇角速度信息和纵摇角速度信息，并且将采集到的信息实时传送至位于岸基上的控制终端7，控制终端7接收到数据信息后，会向该小型无人船减摇鳍控制系统发出指令信号，而指令信号输入单元2接收所述控制终端7传送的指令信息，并将指令信息输出至可编程控制单元3。可编程控制单元3通过三轴陀螺仪4传送的数据信息，对接收的数据信息进行数据分析和数据处理、完成无人船舶横摇状态的实时修正，并将计算后的指令结果传送至减摇鳍伺服驱动单元5。减摇鳍伺服驱动单元5接收所述可编程控制单元3传送的对船舶横摇状态进行修正的控制信息，将该控制信息转化成减摇鳍伺服驱动信号。减摇鳍执行机构6接收所述减摇鳍伺服驱动单元5传送的指令信息，并对指令信息中的指令动作进行执行，最终控制船舶的减摇鳍实现船舶的减摇工作。进一步的，如图2所示：减摇鳍伺服驱动单元5只设置有一台驱动电机51，驱动电机51接收所述可编程控制单元3传送的控制信号将控制信号转换成减摇鳍执行机构6能够执行的减摇鳍伺服驱动信号、推动左驱动杆和右驱动杆拉动减摇鳍执行结构6上的鳍轴和鳍叶的转动。执行结构6中包括鳍轴和鳍叶等结构。采用单驱动电机这样的结构可以减少小型无人船的重量，提高小型无人船的工作效率。

进一步的，该控制系统还包括为系统提供电能的电源1，所述电源1分别与可编程控制单元3和减摇鳍伺服驱动单元5相连接。

进一步的，在具体实施中：可编程控制单元3可选用ATXMEGA32D4微控制器，三轴陀螺仪4的型号可选用ITG3050。减摇鳍伺服驱动单元5采用型号可选用为HS-5086WP的防水金属齿舵机。

本发明中的基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统能够减小无人船在航行过程中剧烈横摇现象，提高了船载设备的工作效果；结合数字舵机编程器对减摇鳍的伺服驱动机构进行参数设置，以此达到一个较好的船舶减摇效果，通过可编程控制单元3可对减摇鳍的控制算法进行改进和优化，进一步提升无人船的减摇效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，其特征在于包括：

用于采集小型无人船在海面上的艏摇角速度信息、横摇角速度信息和纵摇角速度信息的三轴陀螺仪(4)，所述三轴陀螺仪(4)将采集到的数据信息实时传送至岸基上的控制终端(7)，当控制终端(7)接收三轴陀螺仪(4)传送的数据信息判断小型无人船处于横摇状态时开始向该小型无人船减摇鳍控制系统发送工作指令信号；

接收所述控制终端(7)传送的控制指令信息并将指令信息输出的指令信号输入单元(2)；

接收所述指令信号输入单元(2)和三轴陀螺仪(4)传送的数据信息，对接收的数据信息进行数据分析和数据处理、对船舶的横摇状态进行实时修正的可编程控制单元(3)；

接收所述可编程控制单元(3)传送的对船舶横摇状态进行修正的控制信息，将该控制信息转化成减摇鳍伺服驱动信号的减摇鳍伺服驱动单元(5)；

接收所述减摇鳍伺服驱动单元(5)传送的指令信息，对指令信息中的指令动作进行执行实现无人船的减摇工作的减摇鳍执行机构(6)；

所述减摇鳍伺服驱动单元(5)设置有一台驱动电机(51)，所述驱动电机(51)接收所述可编程控制单元(3)传送的控制信号将控制信号转换成减摇鳍执行机构(6)能够执行的减摇鳍伺服驱动信号、推动左驱动杆和右驱动杆拉动减摇鳍执行机构(6)上的鳍轴和鳍叶的转动。

2.根据权利要求1所述的一种基于单电机驱动的小型无人船减摇鳍控制系统，其特征还在于：该控制系统还包括为系统提供电能的电源(1)，所述电源(1)分别与可编程控制单元(3)和减摇鳍伺服驱动单元(5)相连接。