一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置及其方法，通过控制继电器的通断来达到切换人工开船和无人自主控制航行的效果；通过控制其中一台直流无刷电机的正传和反转来控制两台柴油舷外挂机转向；通过控制其中一台直流无刷电机的正传和反转来控制两台柴油舷外挂机的档位和油门，其中通过一种机械结构方法实现对两台挂机同步切换档位和同步控制油门开度；通过海洋测量无人艇上的双挂机操控装置通过串口RS422接收艇端主控制单元的控制指令，将控制指令转化为控制2台直流无刷电机的正转、反转，从而实现控制海洋测量无人艇的航向、航速和档位，达到双柴油舷外挂机型海洋测量无人艇自主控制、高精度航迹跟踪控制效果，最终实现无人艇自主航行。最终实现无人艇自主航行。最终实现无人艇自主航行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置及其方法


[0001]本专利技术属于无人船舶控制
，尤其是一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置及其方法。

技术介绍

[0002]海岛礁附近海况复杂、地形突变，大型测量船、有人岛礁测量艇或安装单波束测深仪、多波束测深系统、磁力仪、重力仪的地方渔船前往该海域进行测量测绘时存在较大安全隐患，难于获取岛礁附近的海底地形信息。为了解决岛礁海域测量测绘问题，研制了双柴油舷外挂机型海洋测量无人艇，满足测量无人艇搭载多种测量作业载荷的动力需求。采用大功率柴油挂机，动力足，且安全性高，更具满足大型母船搭载海洋测量无人艇前往指定海域进行测量任务的安全性、功能性需求。
[0003]使用双柴油舷外挂机作为海洋测量无人艇的动力，存在航向、航速、档位切换不能同步精准控制的问题，较难实现高精度航迹跟踪控制，对海洋测量任务存在影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置及其方法，系统设计合理、可行性高、费效比合理并且安全性强，能够快速提升导航设备信息化、集成化和通用化水平。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，包括第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、油门拉线、档位拉线和控制模块，油门拉线安装于双挂机的油门中间用于同时控制双挂机的油门，档位拉线安装于双档位中间用于同时控制双挂机的档位，控制模块分别连接第一直流无刷电机和第二直流无刷电机，第一直流无刷电机通过齿轮连接双挂机的机械式手柄，第二直流无刷电机通过齿轮连接双挂机的机械式舵轮。
[0007]而且，所述在双挂机中间设置连杆，实现第一直流无刷电机带动双挂机的机械式手柄转动，第二直流无刷电机带动双挂机的机械式舵轮同时转动。
[0008]而且，所述控制模块包括：所述无线通信设备、无人艇艇端主控机单元STM32F767、双挂机操控单元、有人/无人操控切换模块，无线通信设备连接无人艇艇端主控机单元，无人艇艇端主控机单元通过RS422串口连接双挂机操控单元，双挂机操控单元分别连接第一直流无刷电机、第二直流无刷电机和有人/无人操控切换模块。
[0009]而且，所述控制模块包括：所述双挂机操控单元包括隔离运算放大器、大功率运算放大器、IRF2110驱动芯片、A/D转换器、电流检测器、转速检测器，无人艇艇端主控机单元 STM32F767串联隔离运算放大器、大功率运算放大器和IRF2110驱动芯片，IRF2110驱动芯片输出端连接第一直流无刷电机和第二直流无刷电机，第一直流无刷电机和第二直流无刷电机分别连接电流检测器和转速检测器，电流检测器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端和转速检测器的输出端连接无人艇艇端主控机单元STM32F767。
[0010]而且，所述有人/无人操控切换模块包括有人/无人操控按键电路和自动切换有人/无人操控电路。
[0011]而且，所述有人/无人操控按键电路包括光偶隔离器TLP281
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4、电阻R47、电阻R48、电阻R51、电阻R52、电阻R65、电阻R66、电阻R67、电阻R68、电容C32、电容C33、电容 C34、电容C35、光偶隔离器TLP281
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4的第一管脚连接电阻R51、光偶隔离器TLP281
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4的第三管脚连接电阻R47、光偶隔离器TLP281
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4的第五管脚连接电阻R48、光偶隔离器 TLP281
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4的第七管脚连接电阻R52，光偶隔离器TLP281
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4的第二管脚、第四管脚、第六管脚、第八管脚、第十管脚、第十二管脚、第十四管脚、第十六管脚接地，光偶隔离器TLP281
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4 的第九管脚分别连接电阻R65和电容C32的一端，光偶隔离器TLP281
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4的第十一管脚分别连接电阻R66和电容C33的一端，光偶隔离器TLP281
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4的第十三管脚分别连接电阻R67和电容C34的一端，光偶隔离器TLP281
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4的第十五管脚分别连接电阻R68和电容C35的一端，电阻R65、电阻R66、电阻R67和电阻R68的另一端分别连接3.3V电源，电容C32、电容 C33、电容C34和电容C35的另一端分别接地。
[0012]而且，所述自动切换有人/无人操控电路包括光偶隔离器TLP281
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4、电阻R63、电阻R64、电阻R73、电阻R73，光偶隔离器TLP281
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4的第一管脚连接电阻R74、光偶隔离器TLP281
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4 的第三管脚连接电阻R74、光偶隔离器TLP281
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4的第五管脚连接电阻R64、光偶隔离器 TLP281
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4的第七管脚连接电阻R63。
[0013]而且，所述控制模块其中的具体电路包括：无人艇艇端主控机单元STM32F767、直流电源、电源滤波模块、三相逆变桥、无刷直流电机、三相电感、电流检测模块和数字控制器，直流电源的正极与滤波电感的一端相连接，该滤波电感的另一端分别与滤波电容和三相逆变桥相连接，滤波电容的另一端与直流电源的负极及三相逆变桥的另一端相连接，三相逆变桥包括六个桥臂，每个桥臂由一个开关管和一个二极管组成；每个二极管分别反相并联在对应开关管的集电极和发射极两端；三相逆变桥通过串接三相电感与无刷直流电机的三相绕组连接，电流检测模块包括两个霍尔电流传感器，霍尔传感器与无刷直流电机绕组串联，数字控制器分别与无刷直流电机和电流检测模块相连接，采集无刷直流电机的三相霍尔信号HA、 HB和HC和电流检测模块的两相电流信号ia和ib以及启动信号和转速参考信号，并传输至无人艇艇端主控机单元STM32F767，无人艇艇端主控机单元STM32F767输出六个PWM波信号至三相逆变桥。
[0014]一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置的控制方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1、无人艇艇端主控单元通过无线通信设备接收岸基操控中心或母船操控中心传输的控制指令信息，判断是否进行无人操控，若进行则进行步骤2，否则重复步骤1；
[0016]步骤2、无人艇艇端主控单元通过串口RS4222将控制指令发送给双挂机操控单元；
[0017]步骤3、双挂机操控单元输出一个低电平信号，通过光偶隔离器TLP281
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4来控制与有人 /无人操控按钮并联的继电器闭合，实现远程切换有人/无人控制权限；
[0018]步骤4、双挂机操控单元根据接收到的无人艇艇端主控制单元输出的控制指令信息，分别控制第一直流无刷电机和第二直流无刷电机执行相应的动作，达到控制无人艇双柴油挂机的转速、转向和档位，最终实现控制无人艇航行的航速、航向和档位达到无人艇高精度航迹控制。
[0019]本专利技术的优点和积极效果是：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：包括第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、油门拉线、档位拉线和控制模块，油门拉线安装于双挂机的油门中间用于同时控制双挂机的油门，档位拉线安装于双档位中间用于同时控制双挂机的档位，控制模块分别连接第一直流无刷电机和第二直流无刷电机，第一直流无刷电机通过齿轮连接双挂机的机械式手柄，第二直流无刷电机通过齿轮连接双挂机的机械式舵轮。2.根据权利要求1所述的一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：所述在双挂机中间设置连杆，实现第一直流无刷电机带动双挂机的机械式手柄转动，第二直流无刷电机带动双挂机的机械式舵轮同时转动。3.根据权利要求1所述的一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：所述控制模块包括：所述无线通信设备、无人艇艇端主控机单元STM32F767、双挂机操控单元、有人/无人操控切换模块，无线通信设备连接无人艇艇端主控机单元，无人艇艇端主控机单元通过RS422串口连接双挂机操控单元，双挂机操控单元分别连接第一直流无刷电机、第二直流无刷电机和有人/无人操控切换模块。4.根据权利要求3所述的一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：所述控制模块包括：所述双挂机操控单元包括隔离运算放大器、大功率运算放大器、IRF2110驱动芯片、A/D转换器、电流检测器、转速检测器，无人艇艇端主控机单元STM32F767串联隔离运算放大器、大功率运算放大器和IRF2110驱动芯片，IRF2110驱动芯片输出端连接第一直流无刷电机和第二直流无刷电机，第一直流无刷电机和第二直流无刷电机分别连接电流检测器和转速检测器，电流检测器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端和转速检测器的输出端连接无人艇艇端主控机单元STM32F767。5.根据权利要求3所述的一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：所述有人/无人操控切换模块包括有人/无人操控按键电路和自动切换有人/无人操控电路。6.根据权利要求5所述的一种用于测量无人艇的双柴油舷外挂机操控装置，其特征在于：所述有人/无人操控按键电路包括光偶隔离器TLP281
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4、电阻R47、电阻R48、电阻R51、电阻R52、电阻R65、电阻R66、电阻R67、电阻R68、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、光偶隔离器TLP281
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4的第一管脚连接电阻R51、光偶隔离器TLP281
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4的第三管脚连接电阻R47、光偶隔离器TLP281
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4的第五管脚连接电阻R48、光偶隔离器TLP281
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4的第七管脚连接电阻R52，光偶隔离器TLP281
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4的第二管脚、第四管脚、第六管脚、第八管脚、第十管脚、第十二管脚、第十四管脚、第十六管脚接地，光偶隔离器TLP281
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4的第九管脚分别连接电阻R65和电容C32的一端，光偶隔离器TLP281
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【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽辉，王晓丹，黄贤源，李玉丛，郭婷婷，邵光明，张文杰，贾西贝，米洋，苑茹滨，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：