基于陀螺仪自动导航系统的发电控制方法技术方案

本发明专利技术涉及基于陀螺仪自动导航系统的发电装置控制方法，其包括底座、设置在底座上的机架、竖直且旋转设置在底座且上穿过机架的外壳体、设置在外壳体上的发电风机、同轴设置在外壳体上的变向从动齿轮组、设置在底座上且与变向从动齿轮组啮合的变向驱动齿轮组、设置在底座上且与用于与变向从动齿轮组啮合的锁位装置、以及设置在机架上且用于支撑外壳体的支撑装置。本发明专利技术设计合理、结构紧凑且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
基于陀螺仪自动导航系统的发电控制方法
本专利技术涉及基于陀螺仪自动导航系统的发电装置安装、控制及导航方法。母案为CN201910921157.0基于陀螺仪自动导航系统的发电装置安装、控制及导航方法；申请日；20190927。
技术介绍
目前，电流/频率转换器是导航系统中测量和控制载体精度的关键组件。在导航系统中，电流/频率转换器是与陀螺仪同等重要的核心器件，准确地说所谓载体的倾斜精度，实际上主要是由陀螺仪和电压/频率转换器的整体精度决定的。国内现有的电流/频率转换器为频率输出，输出的频率直接输入到导航计算机中。导航计算机接收频率后并不能直接用其进行导航运算。必须先在导航计算机中用计数器来测算接收到的脉冲频率，然后再通过编程的方式将计数频率转换为电流/频率转换器的输入电流，这样电流值才可以在导航计算机中进行导航计算。由此可见，频率输出型的电流/频率转换器与导航系统的对接比较复杂，而且增加的计数器和频率到电流的转换不仅额外增加了用户的研发时间，还占用了导航计算机的存储资源。另外，风力发电站一般是建立在风力比较大的地区，例如内蒙新疆或沿海，由于风向受制于气压、温度等自然因素，现有风机要不仅仅朝向一个风向，当风向与风机叶片方向不一致的时候，会对风机产生极大的弯扭力，增大风机内部摩擦与变形损耗，影响风机旋转部件的使用寿命。如何实现根据风向调节风机的自动导向系统成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于陀螺仪自动导航系统的发电装置、串口控制装置及方法。本专利技术还是针对现有的电流/频率转换器输出方式的不足，提供一种方便灵活的串口输出型电流/频率转换器，达到既能简化电流/频率转换器与导航系统的对接，又能方便用户调试，减少用户的研发时间。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于陀螺仪自动导航系统的发电装置，包括底座、设置在底座上的机架、竖直且旋转设置在底座且上穿过机架的外壳体、设置在外壳体上的发电风机、同轴设置在外壳体上的变向从动齿轮组、设置在底座上且与变向从动齿轮组啮合的变向驱动齿轮组、设置在底座上且与用于与变向从动齿轮组啮合的锁位装置、以及设置在机架上且用于支撑外壳体的支撑装置。作为上述技术方案的进一步改进：锁位装置包括设置在底座上的锁位导向套、水平设置在底座上且在锁位导向套中水平伸缩的锁位驱动杆、设置在锁位驱动杆端部且用于与变向从动齿轮组啮合或分离的锁位咬合齿；设置在锁位导向套上的锁位导向支座、设置在锁位驱动杆上的锁位定位孔、设置在锁位导向支座上且运动方向与锁位驱动杆垂直的锁位卡位推杆、以及设置在锁位卡位推杆前端且用于插入或离开锁位定位孔的锁位卡位锥销；当锁位咬合齿与变向从动齿轮组啮合时，锁位卡位锥销上插入到锁位定位孔中；在锁位导向套或底座上设置有锁位卡位锥销运动的导向孔；锁位装置至少一组分别在底座上。锁位装置包括设置在底座上的锁位导向套、竖直设置在底座上且在锁位导向套中竖直伸缩的锁位驱动杆、设置在锁位驱动杆端部且用于与变向从动齿轮组啮合或分离且形状为扇形齿的锁位咬合齿；设置在锁位导向套上的锁位导向支座、设置在锁位驱动杆上的锁位定位孔、设置在锁位导向支座上且运动方向与锁位驱动杆垂直的锁位卡位推杆、以及设置在锁位卡位推杆前端且用于插入或离开锁位定位孔的锁位卡位锥销；当锁位咬合齿与变向从动齿轮组啮合时，锁位卡位锥销上插入到锁位定位孔中；在锁位导向套或底座上设置有锁位卡位锥销运动的导向孔；锁位装置至少一组分别在底座上。支撑装置包括与外壳体同轴且设置在机架上的支撑环形轨道、两个设置在外壳体上的支撑轴肩、设置在支撑轴肩之间且套装在外壳体上的支撑旋转套、同轴设置在支撑旋转套外侧壁上的支撑从动齿轮、设置在机架上且与支撑从动齿轮啮合的支撑驱动齿轮、上端铰接支撑旋转套外侧壁上或插入在支撑旋转套外侧壁对应工艺孔中的支撑辅助推杆、以及设置在支撑辅助推杆下端且位于支撑环形轨道内的支撑尾座；支撑辅助推杆为三个且均布设置。还包括电控装置；电控装置包括安装在外壳体上端或外壳体的检测杆上的陀螺仪、与陀螺仪电连接的串口控制装置、导航计算机、中控机、以及控制器；陀螺仪，当风吹外壳体或检测杆时，风吹外壳体或检测杆产生侧倾变形，陀螺仪采集其侧倾变形参数变为电流信号；串口控制装置，接收陀螺仪输出的电流信号转为频率信号，计算出电流值后输出信号；导航计算机，接收串口控制装置输出信号，并将控制信号输出；中控机，作为发电装置的主计算机，接收导航计算机的信息，并生产日志反馈给工作人员，中控机向导航计算机发送心跳信号，通过心跳信号检测导航计算机运行状态，当导航计算机为反馈心跳信号，中控机启动备用计算机并替代导航计算机；控制器，接收中控机或导航计算机的控制信号，控制对应执行机构动作。串口控制装置包括用于接收陀螺仪电流信号的电流/频率转换电路与输入端与电流/频率转换电路电连接且输出端与导航计算机电连接的频率串口输出电路；电流/频率转换电路包括积分器模块、比较器模块、逻辑电路模块、开关电路、以及恒流源电路；积分器对输入电流lin进行积分；比较器模块将积分器的积分输出电压与比较器模块的阈值电压比较；当积分输出电压达到比较器阈值时，比较器模块输出电压翻转，逻辑电路模块输出脉冲频率；开关电路接收输出的脉冲频率后，恒流源电路对积分器提供复位电流；频率串口输出电路包括数字隔离电路、内嵌ARM核的处理器、以及串口收发器；数字隔离电路接收逻辑电路模块输出的脉冲频率；处理器接收数字隔离电路的信号，处理器通过ARM核中的编程，计算电流值；串口收发器通过通用异步收发传输器UART接收计算的电流值，并经其发送给导航计算机。在ARM核的FPGA中编写两个的计数器，一个计数器用来接收正通道输出频率，一个计数器用来接收负通道输出频率；计数器测算的频率值通过FPGA的内部总线传输到ARM核中进行运算，将频率换算成输入的电流；ARM中运算基于电流/频率转换电路输入输出关系的线性公式：fout＝k·Iin+fzero；式中：fout——正负通道输出频率；k——标度因数；Iin——输入电流；fzero——输出零偏。按线性公式计算电流/频率转换电路的输入电流：在串口收发器的串口传输中设置有握手协议，即导航计算机通过串口向ARM发送同步字节0xAA或0x55，ARM在接受到同步字节后再用串口发送电流值给导航计算机；积分器模块包括积分器U3A、以及连接在积分器U3A脚1与恒流源电路之间的电容C1,积分器U3A脚2外接输入电流，脚3接地；恒流源电路包括与负电源电连接的电阻R1以及与正电源电连接的电阻R8；比较器模块包括电连接相同的比较器U2、U4；比较器U2、U4的输入端分别接积分器U3A输出端，比较器U2、U4的输出端分别接逻辑电路模块的逻辑控制器的端口D；比较器U2、U4脚3接输入基准电压，基准电压为各自对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于陀螺仪自动导航系统的发电装置控制方法，其特征在于:当风力增大后，执行以下步骤；/n步骤一一，首先，外壳体(103)上端或检测杆发生倾斜变形，陀螺仪将检测到的倾斜角度与方向信号变成电流信号，输送给串口控制装置；然后，积分器(11)对输入电流lin进行积分；其次，比较器模块(12)将积分器(11)的积分输出电压与比较器模块(12)的阈值电压比较；再次，当积分输出电压达到比较器阈值时，比较器模块(12)产生方波信号，并将输出电压翻转并给逻辑电路模块(13)；紧接着，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率；再后来，当开关电路(14)接收输出的脉冲频率后，恒流源电路(15)对积分器(11)提供复位电流，使得积分器(11)产生三角波，同时电流/频率转换电路(1)形成闭环；/n其中，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率时，逻辑电路模块(13)的闸门开关开启之前，逻辑电路模块(13)的计数器一直处于清零状态，当闸门开启后，计数器检测待测信号的电平跳变沿，每检测到一个上升沿，频率计加一；当闸门关闭后，计数器不再累加，数据锁存到串口发送缓存区，等待发送，发送完毕后，计数器清零等待下一次计数；/n步骤一二，频率串口输出电路(2)接收到逻辑电路模块(13)输出脉冲频率后，首先，数字隔离电路(21)接收逻辑电路模块(13)输出的脉冲频率，防止频率在传输过程中受到干扰；然后，处理器(22)接收数字隔离电路(21)的信号，处理器(22)通过ARM核中的编程，计算电流值；其次，串口收发器(23)通过通用异步收发传输器UART接收计算的电流值，并经其发送给导航计算机；再次，导航计算机发送指令，控制器根据指令进行控制执行机构动作；/n步骤一三，首先，支撑驱动齿轮(118)的控制电机得到指令，通过支撑从动齿轮(117)驱动支撑旋转套(116)旋转，支撑尾座(121)在支撑环形轨道(119)中滚动，使得其中一个支撑辅助推杆(120)位于风向背侧；然后，启动推杆电机，支撑辅助推杆(120)动作，通过驱动支撑旋转套(116)将外壳体(103)反向牵引，从而使得外壳体(103)施加与风向相反的作用力。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于陀螺仪自动导航系统的发电装置控制方法，其特征在于:当风力增大后，执行以下步骤；
步骤一一，首先，外壳体(103)上端或检测杆发生倾斜变形，陀螺仪将检测到的倾斜角度与方向信号变成电流信号，输送给串口控制装置；然后，积分器(11)对输入电流lin进行积分；其次，比较器模块(12)将积分器(11)的积分输出电压与比较器模块(12)的阈值电压比较；再次，当积分输出电压达到比较器阈值时，比较器模块(12)产生方波信号，并将输出电压翻转并给逻辑电路模块(13)；紧接着，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率；再后来，当开关电路(14)接收输出的脉冲频率后，恒流源电路(15)对积分器(11)提供复位电流，使得积分器(11)产生三角波，同时电流/频率转换电路(1)形成闭环；
其中，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率时，逻辑电路模块(13)的闸门开关开启之前，逻辑电路模块(13)的计数器一直处于清零状态，当闸门开启后，计数器检测待测信号的电平跳变沿，每检测到一个上升沿，频率计加一；当闸门关闭后，计数器不再累加，数据锁存到串口发送缓存区，等待发送，发送完毕后，计数器清零等待下一次计数；
步骤一二，频率串口输出电路(2)接收到逻辑电路模块(13)输出脉冲频率后，首先，数字隔离电路(21)接收逻辑电路模块(13)输出的脉冲频率，防止频率在传输过程中受到干扰；然后，处理器(22)接收数字隔离电路(21)的信号，处理器(22)通过ARM核中的编程，计算电流值；其次，串口收发器(23)通过通用异步收发传输器UART接收计算的电流值，并经其发送给导航计算机；再次，导航计算机发送指令，控制器根据指令进行控制执行机构动作；
步骤一三，首先，支撑驱动齿轮(118)的控制电机得到指令，通过支撑从动齿轮(117)驱动支撑旋转套(116)旋转，支撑尾座(121)在支撑环形轨道(119)中滚动，使得其中一个支撑辅助推杆(120)位于风向背侧；然后，启动推杆电机，支撑辅助推杆(120)动作，通过驱动支撑旋转套(116)将外壳体(103)反向牵引，从而使得外壳体(103)施加与风向相反的作用力。


2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪自动导航系统的发电装置控制方法，其特征在于:
其中，在处理器(22)计算处理中，首先，在ARM核的FPGA中编写两个的计数器；然后，其中一个计数器接收正通道输出频率，另一个计数器接收负通道输出频率；其次，计数器测算的频率值通过FPGA的内部总线传输到ARM核中进行运算，将频率换算成输入的电流；
其中，在处理器(22)计算处理中，ARM中运算基于电流/频率转换电路输入输出关系的线性公式：
fout＝k·Iin+fzero；
式中：fout——正负通道输出频率；k——标度因数；Iin——输入电流；fzero——输出零偏。
按线性公式计算电流/频率转换电路的输入电流：



其中，根据握手协议，导航计算机通过串口向ARM发送同步字节0xAA或0x55，ARM在接受到同步字节后再用串口发送电流值给导航计算机。


3.一种风方向改变后发电装置控制方法，其特征在于:基于陀螺仪自动导航系统；当风方向改变后，执行以下步骤；
步骤二一，首先，外壳体(103)上端或检测杆发生倾斜变形，陀螺仪将检测到的倾斜角度与方向信号变成电流信号，输送给串口控制装置；然后，积分器(11)对输入电流lin进行积分；其次，比较器模块(12)将积分器(11)的积分输出电压与比较器模块(12)的阈值电压比较；再次，当积分输出电压达到比较器阈值时，比较器模块(12)产生方波信号，并将输出电压翻转并给逻辑电路模块(13)；紧接着，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率；再后来，当开关电路(14)接收输出的脉冲频率后，恒流源电路(15)对积分器(11)提供复位电流，使得积分器(11)产生三角波，同时电流/频率转换电路(1)形成闭环；
其中，逻辑电路模块(13)输出脉冲频率时，逻辑电路模块(13)的闸门开关开启之前，逻辑电路模块(13)的计数器一直处于清零状态，当闸门开启后，计数器检测待测信号的电平跳变沿，每检测到一个上升沿，频率计加一；当闸门关闭后，计数器不再累加，数据锁存到串口发送缓存区，等待发送，发送完毕后，计数器清零等待下一次计数；
步骤二二，频率串口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振兴，王彬，焦西娟，
申请(专利权)人：青岛航天半导体研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37