CN116215829A - 一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置，包括：水陆两栖船喷泵控制系统，所述水陆两栖船喷泵控制系统由电子翻斗、电子踏板、电子方向盘、信号采集器、发动机用控制器、发动机、液压站控制器、液压站、喷泵和位置传感器组成。本发明对水陆两栖船的喷泵进行完全线控化设计与研发，因为是水陆两栖船，速度调节采用电子踏板作为交互输入，喷泵转向控制采用电子方向盘作为输入，利用现场总线进行信号传输，喷泵用发动机控制支持CAN和KWP2000协议的发动机，支持对发动机进行电控启动、熄火；喷泵方向控制支持位置反馈，达到精准方向角度控制，喷泵翻斗控制支持位置反馈，达到精准位置控制。

Description

一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置

技术领域

本发明涉及水陆两栖船喷泵控制技术领域，更具体为一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置。

背景技术

传统船舶和水陆两栖船的大多采用机械和液压相结合的方式进行喷泵控制。油门推拉杆通过拉线直连发动机，通过拉线调节发动机的转速，从而控制喷泵的转速；液压方向盘通过油管直连喷泵转向用液压缸，通过转动方向盘调整液压缸的活塞位置，从而完成调整喷泵位置的目的，翻斗控制通过类似的方式进行调整。传统的喷泵控制采用机械和液压的方式已经不能胜任现在电子化、智能化、甚至无人化船舶系统。本发明针对水陆两栖船的机械液压喷泵控制方式生产工序复杂、操控笨重、出现问题不宜定位、维护繁琐等缺点

现有国内外水陆两栖船喷泵的驱动控制、转向控制和翻斗控制基本采用以机械液压控制为主的技术路线，极少有采用喷泵电子控制技术的开发与应用。一种现状为，油门推拉杆通过拉线直连发动机，通过拉线调节发动机的转速，从而控制喷泵的转速；液压方向盘通过油管直连喷泵转向用液压缸，通过转动方向盘调整液压缸的活塞位置，从而完成调整喷泵位置的目的，翻斗控制通过类似的方式进行调整。一种现状为，油门推拉杆通过拉线直连发动机，通过拉线调节发动机的转速，从而控制喷泵的转速；方向盘通过电子信号控制喷泵用液压站，喷泵用液压站只支持开关阀控制，没有位置反馈，无法精准控制喷泵喷口方向和翻斗的位置，另外，此种方向盘的电子信号一般采用模拟量信号，易受到环境干扰导致控制偏差，安全稳定性不高。因此，需要提供一种新的技术方案给予解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置，解决了油门推拉杆通过拉线直连发动机，通过拉线调节发动机的转速，从而控制喷泵的转速；方向盘通过电子信号控制喷泵用液压站，喷泵用液压站只支持开关阀控制，没有位置反馈，无法精准控制喷泵喷口方向和翻斗的位置，另外，此种方向盘的电子信号一般采用模拟量信号，易受到环境干扰导致控制偏差，安全稳定性不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置，包括：水陆两栖船喷泵控制系统，所述水陆两栖船喷泵控制系统由电子翻斗、电子踏板、电子方向盘、信号采集器、发动机用控制器、发动机、液压站控制器、液压站、喷泵和位置传感器组成，所述电子踏板、信号采集器、发动机用控制器和发动机组成速度调节系统，所述电子方向盘、信号采集器、液压站控制器、液压站、喷泵和位置传感器组成方向控制系统，所述电子翻斗、信号采集器、液压站控制器、液压站、喷泵和位置传感器组成翻斗控制系统，水陆两栖船喷泵控制系统包括：速度调节系统、方向控制系统和翻斗控制系统。

作为本发明的一种优选实施方式，所述速度调节系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器4检测到所述电子踏板2的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述发动机用控制器5接收到所述电子踏板2指令的CAN报文后，进行解析处理，根据所述电子踏板2的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤3：发动机转速传输到所述喷泵9的转速上，进而实现船速的控制。

作为本发明的一种优选实施方式，所述速度调节系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板2作为指令输入，通过线路C2，所述发动机用控制器5接收到所述电子踏板2的指令后，进行解析处理，根据所述电子踏板2的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤2：发动机转速传输到所述喷泵9的转速上，进而实现船速的控制。

作为本发明的一种优选实施方式，所述方向控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：水陆两栖船的方向控制主要通过电子方向盘、喷泵等设备完成，所述电子方向盘:作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器检测到所述电子方向盘的转角位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中；

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器接收到所述电子方向盘指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的方向行程，完成喷泵的喷口转向，从而实现船的方向控制。

作为本发明的一种优选实施方式，所述方向控制系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子方向盘作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器接收到所述电子方向盘指令后，进行解析处理，

步骤2：同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的方向行程，完成喷泵的喷口转向，从而实现船的方向控制。

作为本发明的一种优选实施方式，所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述水陆两栖船的翻斗控制主要通过电子翻斗、液压站、喷泵等设备完成。所述电子翻斗作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器检测到所述电子翻斗的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器接收到所述电子翻斗:指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的翻斗行程，完成喷泵的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

作为本发明的一种优选实施方式，所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

所述电子翻斗作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器接收到所述电子翻斗指令后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的翻斗行程，完成喷泵的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明对水陆两栖船的喷泵进行完全线控化设计与研发，因为是水陆两栖船，速度调节采用电子踏板作为交互输入，喷泵转向控制采用电子方向盘作为输入，利用现场总线进行信号传输，喷泵用发动机控制支持CAN和KWP2000协议的发动机，支持对发动机进行电控启动、熄火；喷泵方向控制支持位置反馈，达到精准方向角度控制；喷泵翻斗控制支持位置反馈，达到精准位置控制。除此之外，支持喷泵用液压站使用开关阀或者比例阀，比例阀液压站控制喷泵方向和翻斗位置更加精细和平滑，对机械部件冲击力较小。水陆两栖船喷泵控制采用线控化设计将具有生产安装简易、布线便利、操控简单、实时状态反馈、维护便利的特点。

附图说明

图1为本发明喷泵转向翻斗控制流程图；

图2为本发明系统架构图；

图3为本发明喷泵速度调节示意图；

图4为本发明方向控制示意图；

图5为本发明翻斗控制示意图。

图中：1、电子翻斗；2、电子踏板；3、电子方向盘；4、信号采集器；5、发动机用控制器；6、发动机；7、液压站控制器；8、液压站；9、喷泵；10、位置传感器。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种水陆两栖船喷泵控制方法及装置，包括：水陆两栖船喷泵9控制系统，所述水陆两栖船喷泵9控制系统由电子翻斗1、电子踏板2、电子方向盘3、信号采集器4、发动机用控制器5、发动机、液压站控制器7、液压站、喷泵9和位置传感器10组成，所述电子踏板2、信号采集器4、发动机用控制器5和发动机组成速度调节系统，所述电子方向盘3、信号采集器4、液压站控制器7、液压站、喷泵9和位置传感器10组成方向控制系统，所述电子翻斗1、信号采集器4、液压站控制器7、液压站、喷泵9和位置传感器10组成翻斗控制系统，水陆两栖船喷泵9控制系统包括：速度调节系统、方向控制系统和翻斗控制系统，液压站控制器7主要用于喷泵9的方向和翻斗的控制，其主要用来采集所述电子翻斗1、电子方向盘3的指令信号，并实时采集喷泵9方向和喷泵9翻斗液压缸的行程位置，根据实时指令和实时位置的比较结果，进而对液压站比例阀或开关阀实施指令输出。所述液压站控制器77利用车规级嵌入式MCU为核心，主要接口有开关量输入输出、模拟量输出、串口、CAN、调试串口等接口，在进行正常工作之前，液压站控制器7通常需要进行喷泵9方向和喷泵9翻斗位置的标定，喷泵9方向上主要标定喷泵9喷口的中心位置时位置传感器10的值、喷泵9喷口最左边时位置传感器10的值、喷泵9喷口最右边时位置传感器10的值。喷泵9翻斗上主要标定发动机怠速且船舶悬停时喷泵9翻斗位置传感器10的值、喷泵9翻斗最上方时翻斗位置传感器10的值、喷泵9翻斗最下方时翻斗位置传感器10的值，所述电子翻斗1用于用于控制翻斗位置，可实现船在水中的倒挡、悬停挡和前进挡控制；所述电子踏板2用于发动机速度动作的指令输入设备，模拟量输出，用于控制发动机的速度；所述电子方向盘3是水陆两栖船的方向控制输入设备，作为喷泵9的方向输入设备；信号采集器4主要用于采集电子翻斗1、电子踏板2和电子方向盘3的信号，处理后经过CAN总线进行报文传输，可实现控制台操纵信号远距离传输到执行设备上；发动机用控制器5主要用来控制发动机的启停、熄火、速度控制及发动机状态采集，支持CAN通讯和KWP2000通讯；发动机是水陆两栖船的动力设备，为喷泵9驱动提供动力输入，速度可调节；液压站控制器7主要控制液压站的比例阀或开关阀，进而控制液压缸的行程，同时实时采集液压缸的位置信息，以便精准控制喷泵9的方向和翻斗位置；液压站是利用液压原理驱动喷泵9完成转向和翻斗位置的驱动装置，可进行电子控制，本发明支持比例阀式液压站和开关阀式液压站；喷泵9是水陆两栖船的动力执行设备和方向执行设备，本发明支持具有翻斗机构的喷泵9；位置传感器10主要用于采集方向和翻斗用液压缸的位置行程。

进一步改进的，如图3所示：所述速度调节系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板2作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器44检测到所述电子踏板22的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述发动机用控制器55接收到所述电子踏板22指令的CAN报文后，进行解析处理，根据所述电子踏板22的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤3：发动机转速传输到所述喷泵99的转速上，进而实现船速的控制。

进一步改进的，如图3所示：所述速度调节系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板22作为指令输入，通过线路C2，所述发动机用控制器55接收到所述电子踏板22的指令后，进行解析处理，根据所述电子踏板22的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤2：发动机转速传输到所述喷泵99的转速上，进而实现船速的控制。

进一步改进的，如图4所示：所述方向控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：水陆两栖船的方向控制主要通过电子方向盘3、喷泵9等设备完成，所述电子方向盘3:作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器4检测到所述电子方向盘3的转角位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中；

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器7接收到所述电子方向盘3指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器7实时采集所述位置传感器10的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘3的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵9液压缸的方向行程，完成喷泵9的喷口转向，从而实现船的方向控制。

进一步改进的，如图4所示：所述方向控制系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子方向盘3作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器7接收到所述电子方向盘3指令后，进行解析处理，

步骤2：同时所述液压站控制器7实时采集所述位置传感器10的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘3的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵9液压缸的方向行程，完成喷泵9的喷口转向，从而实现船的方向控制。

进一步改进的，如图5所示：所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述水陆两栖船的翻斗控制主要通过电子翻斗1、液压站、喷泵9等设备完成。所述电子翻斗1作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器4检测到所述电子翻斗1的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器7接收到所述电子翻斗1:指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器7实时采集所述位置传感器10的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗1的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵9液压缸的翻斗行程，完成喷泵9的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

进一步改进的，如图5所示：所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

所述电子翻斗1作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器7接收到所述电子翻斗1指令后，进行解析处理，同时所述液压站控制器7实时采集所述位置传感器10的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗1的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵9液压缸的翻斗行程，完成喷泵9的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

本发明对水陆两栖船的喷泵9进行完全线控化设计与研发，因为是水陆两栖船，速度调节采用电子踏板2作为交互输入，喷泵9转向控制采用电子方向盘3作为输入，利用现场总线进行信号传输，喷泵9用发动机控制支持CAN和KWP2000协议的发动机，支持对发动机进行电控启动、熄火；喷泵9方向控制支持位置反馈，达到精准方向角度控制；喷泵9翻斗控制支持位置反馈，达到精准位置控制。除此之外，支持喷泵9用液压站使用开关阀或者比例阀，比例阀液压站控制喷泵9方向和翻斗位置更加精细和平滑，对机械部件冲击力较小。水陆两栖船喷泵9控制采用线控化设计将具有生产安装简易、布线便利、操控简单、实时状态反馈、维护便利的特点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种水陆两栖船喷泵控制装置，其特征在于：包括：水陆两栖船喷泵(9)控制系统，所述水陆两栖船喷泵(9)控制系统由电子翻斗(1)、电子踏板(2)、电子方向盘(3)、信号采集器(4)、发动机用控制器(5)、发动机(6)、液压站控制器(7)、液压站(8)、喷泵(9)和位置传感器(10)组成，所述电子踏板(2)、信号采集器(4)、发动机用控制器(5)和发动机组成速度调节系统，所述电子方向盘(3)、信号采集器(4)、液压站控制器(7)、液压站(8)、喷泵(9)和位置传感器(10)组成方向控制系统，所述电子翻斗(1)、信号采集器(4)、液压站控制器(7)、液压站(8)、喷泵(9)和位置传感器(10)组成翻斗控制系统，水陆两栖船喷泵(9)控制系统包括：速度调节系统、方向控制系统和翻斗控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述速度调节系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器4检测到所述电子踏板2的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述发动机用控制器5接收到所述电子踏板2指令的CAN报文后，进行解析处理，根据所述电子踏板2的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤3：发动机转速传输到所述喷泵9的转速上，进而实现船速的控制。

3.根据权利要求2所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述速度调节系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子踏板2作为指令输入，通过线路C2，所述发动机用控制器5接收到所述电子踏板2的指令后，进行解析处理，根据所述电子踏板2的位置，驱动所述发动机6输出对应转速。

步骤2：发动机转速传输到所述喷泵9的转速上，进而实现船速的控制。

4.根据权利要求1所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述方向控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：水陆两栖船的方向控制主要通过电子方向盘、喷泵等设备完成，所述电子方向盘:作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器检测到所述电子方向盘的转角位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中；

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器接收到所述电子方向盘指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的方向行程，完成喷泵的喷口转向，从而实现船的方向控制。

5.根据权利要求4所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述方向控制系统的另一种调节方法如下：

步骤1：所述电子方向盘作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器接收到所述电子方向盘指令后，进行解析处理，

步骤2：同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子方向盘的转角位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的方向行程，完成喷泵的喷口转向，从而实现船的方向控制。

6.根据权利要求1所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

步骤1：所述水陆两栖船的翻斗控制主要通过电子翻斗、液压站、喷泵等设备完成。所述电子翻斗作为指令输入，通过线路C1，所述信号采集器检测到所述电子翻斗的位置信号，进行信号采集并解析，解析后的指令组成CAN报文，CAN报文通过CAN收发器发送到CAN总线网络中。

步骤2：CAN总线网络中的所述液压站控制器接收到所述电子翻斗:指令的CAN报文后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的翻斗行程，完成喷泵的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

7.根据权利要求6所述的一种水陆两栖船喷泵控制方法，其特征在于：所述翻斗控制系统包括两种调节方法，其中一种调节方法如下：

所述电子翻斗作为指令输入，通过线路C2，所述液压站控制器接收到所述电子翻斗指令后，进行解析处理，同时所述液压站控制器实时采集所述位置传感器的信号并处理得到实时位置值，根据所述电子翻斗的位置和实时位置值的比较结果，驱动所述液压站的开关阀开合时间或比例阀的开合大小，实现喷泵液压缸的翻斗行程，完成喷泵的翻斗移动，从而实现船的倒挡、悬停挡和前进挡的控制。

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