CN112002181A - 一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱 - Google Patents

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吕帮俊
黄斌
彭利坤
陈佳
何曦光
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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/06—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of ships, boats, or other waterborne vehicles

Abstract

本发明涉及仿真平台技术领域，特别涉及一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱。本发明的面板上部通过可伸缩拉杆连接在面板上，可伸缩拉杆可使面板与箱体呈现一定角度，面板上设置三位数字仪表、四位数字仪表、选择开关、电源开关按钮、按钮、摇杆，两个摇杆左右对称设置在面板上，三位数字仪表、四位数字仪表设置在面板上部，选择开关、电源开关按钮设置在两个摇杆之间，多个按钮设置在面板下部，摇杆通过摇杆铰链连接在面板，使摇杆可相对于面板旋转，面板背部固定连接支柱，电源模块固定在支柱上。本发明使操作人员只需面对实验平台控制箱，即可完成系统所需输入信号的操作，从而模拟驾驶潜艇。

Description

一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱
技术领域
本发明涉及仿真平台技术领域，特别涉及一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱。
背景技术
潜艇机动控制具有很强的理论性和系统性，学生对于基础理论的掌握仅依靠课堂的讲授，难以达到理想效果。针对该课程，设计专门的仿真实验装置，对于学生系统理解和掌握潜艇运动、受力情况及操纵运动规律具有重要意义。
潜艇的高技术、大规模及操纵复杂等特点对艇员的实际操作水平提出了很高的要求，常规的海上训练经费高、周期长、风险大，特别是对于潜艇极限工况和应急工况下的操纵，无法进行实际训练。随着计算机系统仿真技术和虚拟现实技术的不断发展及其向军事领域的渗透，传统的训练观念和方式正面临着革命性的变化。实验教学有效促进了专业理论知识与工作实践的有机结合。将虚拟仿真实验教学内容融入专业课程的实验教学中，构建完整统一的虚拟仿真实验教学平台，促进本专业学生有效掌握各种专业理论知识。
潜艇输入输出信号较多，中间传输信号也较为复杂，在仿真平台建设过程中，如何优化硬件设备，使其小型化并适用于教学，能够较好的仿真模拟各项操作在本领域中还没有涉及，为此需要对硬件方面进行优化设计，设计制作一台潜艇机动控制仿真实验装置，用于开展针对潜艇典型机动过程的原理性实验，使学生能够通过实验装置对潜艇运动情况的各种状况以及信号进行仿真模拟，使得学生能够通过动手操作培养学习热情，主动探究，提高学习效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱。本发明优化了实验平台控制箱的结构布局，使操作人员只需面对实验平台控制箱，即可完成系统所需输入信号的操作，从而模拟驾驶潜艇。
本发明的技术方案是：一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，包括箱体、面板，面板下部通过面板铰链连接在箱体上，其特征在于：面板上部通过可伸缩拉杆连接在面板上，可伸缩拉杆可使面板与箱体呈现一定角度，面板上设置三位数字仪表、四位数字仪表、选择开关、电源开关按钮、按钮、摇杆，两个摇杆左右对称设置在面板上，三位数字仪表、四位数字仪表设置在面板上部，选择开关、电源开关按钮设置在两个摇杆之间，多个按钮设置在面板下部，摇杆通过摇杆铰链连接在面板，使摇杆可相对于面板旋转，面板背部固定连接支柱，电源模块固定在支柱上，箱体后侧设置数字量采集模块、交流电源接口、模拟量输出接口、USB模拟量采集模块、数字量输出接口、USB转RS-485/422模块。
根据如上所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：还包括控制电路，控制电路为：两个摇杆的模拟量经过USB-4702模块后与USB1连接，按钮输入信号和开关量输入输出信号分别经SHT-48EH模块后，通过USB转RS485模块与USB2连接。
根据如上所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：电源模块包括数字仪表电源、数量量电源、模拟量电源。
根据如上所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：控制电路集成在印制板上，印制板固定安装在箱体上。
本发明的有益效果是：一是实验平台控制箱与真实的操作环境非常相似。二是减少走线使设备部件更加紧凑，使本发明的箱体体积较小。三是本发明输入输出信号能够直接与仿真计算机连接，简化了电路的设计。四是操作人员只需面对实验平台控制箱，即可完成系统所需输入信号的操作，从而模拟驾驶潜艇。
附图说明
图1为平台控制箱主视图。
图2为平台控制箱操作状态右视图。
图3为平台控制箱摇杆放倒状态右视图。
图4为本发明装置应用在软装系统的结构示意图。
图5为平台控制箱电路连接示意图。
附图标记说明：三位数字仪表1、四位数字仪表2、选择开关3、电源开关按钮4、按钮5、摇杆7、数字量采集模块8、交流电源接口9、模拟量输出接口10、USB模拟量采集模块11、数字量输出接口12、USB转RS-485/422模块13、电源模块14、支柱17、摇杆铰链18、箱体19、面板20、面板铰链21、可伸缩拉杆22。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，包括箱体19、面板20，面板20下部通过面板铰链21连接在箱体19上，面板20上部通过可伸缩拉杆22连接在面板20上，可伸缩拉杆可选用专利号为201922245684.2的伸缩拉杆，也可以根据选择其他类型的拉杆，只要能够根据拉伸使面板20与箱体19呈现一定角度即可，如图2所示，通过拉动可伸缩拉杆22，使面板20旋转30°，这样便于学员操作，使本发明的实验平台控制箱与真实的操作环境非常相似。
如图1至图3所示，本发明面板20上设置三位数字仪表1、四位数字仪表2、选择开关3、电源开关按钮4、按钮5、摇杆7，两个摇杆7左右对称设置在面板20上，三位数字仪表1、四位数字仪表2设置在面板20上部，选择开关3、电源开关按钮4设置在两个摇杆7之间，多个按钮5设置在面板下部，这样便于学员输入操作。本发明的摇杆7通过摇杆铰链18连接在面板20，使摇杆7可相对于面板20旋转，面板20背部固定连接支柱17，电源模块14固定在支柱17上，电源模块14包括数字仪表电源、数量量电源、模拟量电源。由于本发明的主要供电和接线在面板上，这样设计，可以减少走线和使设备部件更加紧凑，使本发明的箱体体积较小。本发明的箱体19后侧设置数字量采集模块8、交流电源接口9、模拟量输出接口10、USB模拟量采集模块11、数字量输出接口12、USB转RS-485/422模块13，便于本发明的装置与外部连接。
图5为本发明的电路原理框图，两个摇杆7的模拟量经过USB-4702模块(M1)后与USB1连接，按钮输入信号和开关量输入输出信号分别经SHT-48EH模块(M2、M3)后，通过USB转RS485模块(USB to RS485)与USB2连接，这样使本发明输入输出信号能够直接与仿真计算机连接，简化了电路的设计，本发明的电路可集成在一块印制板上，将印制板固定安装在箱体19上即可。
如图4所示，本发明的装置应用在系统时，只需接上电源线，然后分别通过USB1、USB2与主机连接，主机采集实验平台控制箱产生的信号，并将需要返回的数据传输至实验平台控制箱，本发明的操作人员只需面对实验平台控制箱，即可完成系统所需输入信号的操作，从而模拟驾驶潜艇，本发明的主机可以连接多个显示屏，如图4中设置两个显示屏，显示屏幕可以显示在各种参数输入状态下，潜艇的实时运行状况，使操作者直观体验驾驶潜艇。

Claims (4)

1.一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，包括箱体、面板，面板下部通过面板铰链连接在箱体上，其特征在于：面板上部通过可伸缩拉杆连接在面板上，可伸缩拉杆可使面板与箱体呈现一定角度，面板上设置三位数字仪表、四位数字仪表、选择开关、电源开关按钮、按钮、摇杆，两个摇杆左右对称设置在面板上，三位数字仪表、四位数字仪表设置在面板上部，选择开关、电源开关按钮设置在两个摇杆之间，多个按钮设置在面板下部，摇杆通过摇杆铰链连接在面板，使摇杆可相对于面板旋转，面板背部固定连接支柱，电源模块固定在支柱上，箱体后侧设置数字量采集模块、交流电源接口、模拟量输出接口、USB模拟量采集模块、数字量输出接口、USB转RS-485/422模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：还包括控制电路，控制电路为：两个摇杆的模拟量经过USB-4702模块后与USB1连接，按钮输入信号和开关量输入输出信号分别经SHT-48EH模块后，通过USB转RS485模块与USB2连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：电源模块包括数字仪表电源、数量量电源、模拟量电源。
4.根据权利要求1所述的一种用于潜艇机动控制仿真的实验平台控制箱，其特征在于：控制电路集成在印制板上，印制板固定安装在箱体上。
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