船舶鳍、舵综合协调控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种可有效地减小舰船横摇和艏摇（航向）运动、提高船舶的适航性的船舶翼鳍／翼舵综合协调控制装置。它包括智能信息处理单元Ｕ１、连接主鳍Ｕ３的伺服机构Ｕ２、连接翼鳍Ｕ５的伺服机构Ｕ４、连接主舵Ｕ７的伺服机构Ｕ６、连接翼舵Ｕ９的伺服机构Ｕ８、设置在船体上并连接智能信息处理单元Ｕ１的横摇信息检测传感器Ｕ１１、航向信息检测传感器Ｕ１０、连接智能信息处理单元Ｕ１与主鳍Ｕ３、翼鳍Ｕ５、主舵Ｕ７、翼舵Ｕ９的信息采集单元Ｕ１２和连接信息采集单元Ｕ１２的信息显示单元Ｕ１３，智能信息处理单元Ｕ１分别连接伺服机构Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６和Ｕ８。

Ship fin and rudder integrated coordinated control device

The invention provides a ship wing fin / wing rudder comprehensive coordination control device which can effectively reduce ship roll and yaw (heading) movement and improve ship airworthiness. It includes the intelligent information processing unit is connected with the main U1, U3 U2, fin servo connected U5 wing fin servo mechanism U4, connecting the main rudder servo mechanism U7 U6, connected U9 rudder servo mechanism U8, set up in the hull and connected to the intelligent information processing unit U1 roll information detection sensor, U11 the course information detection sensor U10, connected to the intelligent information processing unit U1 and U3, the main fin wing fin U5, U7, U9 main rudder rudder information acquisition unit and U12 connection information acquisition unit U12 information display unit U13, intelligent information processing unit U1 are respectively connected with the U2, U4, servo mechanism of U6 and U8.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶航行姿态控制领域，特别涉及船舶航行姿态控制中翼鳍、翼舵综合协调控制领域。
技术介绍
在舰船姿态控制中，航向控制是最基本的，不论何种船舶，为完成各种使命，必须进行航向控制。舰船航向控制主要是靠操舵运动控制来实现。此外，横摇运动对船舶安全航行、船员舒适感和武备系统的命中率均有严重的影响，为了有效地减小横摇运动，船舶工程师们设计了各种各样的减摇装置。船舶减摇的一种有效措施是采用主动式减摇鳍系统。为了提高船舶的操纵性，通常增加鳍(舵)的拱度，翼鳍-翼舵就是通过在鳍(舵)上增加一个相对独立运动的小控制面—翼鳍(翼舵)，使主鳍(舵)与翼鳍(舵)之间产生一个夹角，因而实际上是将一个一般的流线型鳍(舵)变为一个具有一定拱度的鳍(舵)来明显改善鳍(舵)流体动力性能，从而改善减摇鳍系统减摇性能和自动舵系统航向控制性能。现有的对翼鳍、翼舵的控制是采用两套相互独立，之间没有任何联系的控制系统，两个相互独立的控制系统没有考虑舰船横摇与航向之间的耦合影响，这样使得高速船舶或是在激流、狭窄航道中的船舶的操纵性大为降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可有效地减小舰船横摇和艏摇(航向)运动、提高船舶的适航性的船舶翼鳍/翼舵综合协调控制装置。本专利技术的目的是这样实现的它包括智能信息处理单元U1、连接主鳍U3的伺服机构U2、连接翼鳍U5的伺服机构U4、连接主舵U7的伺服机构U6、连接翼舵U9的伺服机构U8、设置在船体上并连接智能信息处理单元U1的横摇信息检测传感器U11、航向信息检测传感器U10、连接智能信息处理单元U1与主鳍U3、翼鳍U5、主舵U7、翼舵U9的信息采集单元U12和连接信息采集单元U12的信息显示单元U13，智能信息处理单元U1分别连接伺服机构U2、U4、U6和U8。本专利技术还有这样一些结构特征1、所述的伺服机构U2包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的主鳍伺服机构、连接主鳍伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，主鳍伺服机构连接主鳍U3；2、所述的伺服机构U4包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的翼鳍伺服机构、连接翼鳍伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，翼鳍伺服机构连接翼鳍U5；3、所述的伺服机构U6包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的舵伺服机构、连接舵伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，舵伺服机构连接主舵U7；4、所述的伺服机构U8包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的翼舵伺服机构、连接翼舵伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，翼舵伺服机构连接翼舵U9；5、所述的智能信息处理单元包括综合协调控制器、连接综合协调控制器的智能分配器和航速、浪级自动增益调整单元，信息采集单元U12电信号连接航速、浪级自动增益调整单元，横摇信息检测传感器U11、艏摇信息检测传感器U10和航速、浪级自动增益调整单元电信号连接综合协调控制器，综合协调控制器电信号连接智能分配器，智能分配器电信号连接伺服机构U2、U4、U6和U8。本专利技术所提出的船舶翼鳍、翼舵综合协调控制装置有如下特点(1)装置利用了翼、舵运动对船舶横摇有影响的特性。翼舵不仅会产生艏摇控制力矩，同时还会产生可观的横摇扶正力矩，使得舵减横摇成为可能。事实上，舵产生的横摇力矩是相当可观的，舵转过一定角度产生的横摇力矩可达到鳍转过同样角度产生的横摇扶正力矩70％，充分发挥舵的减摇能力，能有效提高减摇效果，降低成本。(2)装置利用了翼、鳍运动对船舶艏摇影响小的特性。减摇鳍主要是为了产生横摇扶正力矩，与翼舵上产生的艏摇力矩、横荡力相比，鳍转过一定角度产生的艏摇力矩和横荡力矩相当于翼舵转过同样角度产生的艏摇力矩的6％，横荡力的58％，因此，鳍对舰船艏摇运动控制作用收效甚微。(3)装置考虑到了横摇与航向之间的耦合关系，利用统一的信息处理单元对翼鳍、翼舵进行综合协调控制。对于航向的控制，利用翼、舵的低频控制信号进行；对于横摇的控制，利用翼鳍控制信号和翼、舵高频控制信号同时进行。本专利技术把原来独立控制的鳍或翼鳍、舵或翼舵协调起来，采用一个统一的信息处理单元进行综合控制，能够有效地减小舰船横摇和艏摇(航向)运动，提高船舶的适航性。附图说明图1为本专利技术的原理结构图；图2为本专利技术实施例伺服机构控制器原理图；图3为本专利技术实施例伺服机构控制器可编程逻辑器件的系统保护电路图。(五) 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明如下实施例结合图1，本实施例包括智能信息处理单元U1、连接主鳍U3的伺服机构U2、连接翼鳍U5的伺服机构U4、连接主舵U7的伺服机构U6、连接翼舵U9的伺服机构U8、设置在船体上并连接智能信息处理单元U1的横摇信息检测传感器U11、航向信息检测传感器U10、连接智能信息处理单元U1与主鳍U3、翼鳍U5、主舵U7、翼舵U9的信息采集单元U12和连接信息采集单元U12的信息显示单元U13，智能信息处理单元U1分别连接伺服机构U2、U4、U6和U8。其中U2、U4、U6、U8结构相同，所述的伺服机构U2包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的主鳍伺服机构、连接主鳍伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，主鳍伺服机构连接主鳍U3；所述的伺服机构U4包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的翼鳍伺服机构、连接翼鳍伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，翼鳍伺服机构连接翼鳍U5；所述的伺服机构U6包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的舵伺服机构、连接舵伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，舵伺服机构连接主舵U7；所述的伺服机构U8包括连接智能信息处理单元U1的控制器、连接控制器的D/A转换器、连接D/A转换器的翼舵伺服机构、连接翼舵伺服机构的传感器和连接传感器的A/D转换器，A/D转换器连接控制器，翼舵伺服机构连接翼舵U9；智能信息处理单元具有横摇或航向综合协调控制器、鳍角或翼鳍角、舵角或翼舵角智能分配器、航速、浪级自动增益调整等功能。船舶在海浪干扰和鳍或翼鳍、舵或翼舵控制作用下做横摇和航向运动。不同海情、海浪条件下船舶在海上的横摇和艏摇随机摇摆运动。横摇信息检测传感器U11、艏摇(航向)信息检测传感器U10将测得的船舶摇摆信息送入智能信息处理单元，经综合协调控制器结合航速、浪级增益进行运算，运算后给出鳍角、翼鳍角、舵角、翼舵角指令信号，再由鳍角或翼鳍角、舵角或翼舵角智能分配器将信号送入主鳍伺服机构U2、翼鳍伺服机构U4、舵角伺服机构U6、翼舵角伺服机构U8，驱动主鳍U3、翼鳍U5、主舵U7和翼舵U9。控制过程中的所有信息由信息采集单元U12采集后送入信息显示单元U13显示。结合图2，基于TMS320F2812伺服电机控制器的整体设计以TMS320F2812为核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶翼鳍、翼舵综合协调控制装置，它包括智能信息处理单元Ｕ１，其特征在于它还包括连接主鳍Ｕ３的伺服机构Ｕ２、连接翼鳍Ｕ５的伺服机构Ｕ４、连接主舵Ｕ７的伺服机构Ｕ６、连接翼舵Ｕ９的伺服机构Ｕ８、设置在船体上并连接智能信息处理单元Ｕ１的横摇信息检测传感器Ｕ１１、航向信息检测传感器Ｕ１０、连接智能信息处理单元Ｕ１与主鳍Ｕ３、翼鳍Ｕ５、主舵Ｕ７、翼舵Ｕ９的信息采集单元Ｕ１２和连接信息采集单元Ｕ１２的信息显示单元Ｕ１３，智能信息处理单元Ｕ１分别连接伺服机构Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６和Ｕ８。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，李冰，张丽珂，方亮，郑秀丽，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]