【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及船舶设备，特别是涉及一种气垫船自航模远程控制系统。
技术介绍
1、自航模是无人船的一种，气垫船自航模是以气垫船为母型按相似性原理设计制造的自航模。对其进行研究的试验需对自航模型航行的运动规律及安全边界进行测试，从而获得自航模型在多种航行状态下，无约束情况下的六自由度运动状态和运动特性，验证拖曳水池模型试验的有关数据，是总体研究、分析实船运动特性的一种技术手段。
2、自航模运动的非线性让其进行仿真试验时，应尽量选择在开阔水域以获得相对真实的试验数据。因此，开阔水域对自航模远离岸基的远程操作控制提出了较高的要求。同时，对研制的气垫船自航模进行位置、航速、姿态、气垫压力、运动等参数需进行测试，对其垫升风机、推进电机、舵机、风门电机等重要设备需进行远程控制，远离岸基后，在保证数据长距离传输稳定性同时，大量的控制指令互换，对远程控制系统通信传输要求较高。
3、我国的自航模研究技术相对于发达国家起步较晚，技术相对薄弱。这种薄弱主要体现在自航模的自航模的设计水平及仿真试验环境等因素。对于仿真试验环境，国内对于自航模的研究大多基于有限室内水池，其有限的运动范围对于其控制的距离没有过高的要求。然而，随着自航模试验技术的发展，摆脱有约束的室内或室外水池进行仿真试验是发展的趋势，其远程控制方法显得尤为重要。国内无人船与岸基的通信可满足长距离传输的方式还是以第二代移动通信技术为主，虽然此种传输可远距离传输，但传输信息相对简单，无法满足复杂应用场景。
技术实现思路
1
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种气垫船自航模远程控制系统，包括陆上遥控系统和艇上控制系统，陆上遥控系统与艇上控制系统通过远距离无线通讯模块连接；所述远距离无线通讯模块为fdd-lte、tdd-lte、wcdma、cdma2000或td-scdma的移动宽带网络制式，远距离无线通讯模块的传输速度最高为上行50mbps下行100mbps；所述远距离无线通讯模块的信息传输通过加密保护方式进行；
4、所述陆上遥控系统，包括指令操作系统、控制系统和无线通讯系统；指令操作系统包括触摸屏、操控手柄；指令操作系统用于将操作者的指令送至控制系统；控制系统包括一plc，控制系统用于将操作指令转换成相应的操作变量，经cpu处理后再由一通讯模块送至无线通讯系统；无线通讯系统包括网关、天线；无线通讯系统用于将操作指令和操作变量发送给艇上自动控制系统；艇上控制系统，包括控制对象、信号采集、控制机构、信号处理系统和无线通讯系统；无线通讯系统用于接收到的陆上控制指令并传输给信号处理系统；信号处理系统包括一plc，信号处理系统用于将接收到的指令信号进行处理，转换成为控制变量送到控制执行机构驱动控制对象完成指令动作；
5、所述气垫船自航模远程控制系统的控制方法包括：
6、当转速给定值r(t)被送至pid调节控制器后，会输出控制信号u(t)给执行机构中的电机驱动器，然后驱动电机工作；通过转速反馈机构将被控变量值c(t)反馈给pid调节控制器，通过pid调节控制器将偏差值转换成补偿信号送至电机驱动器，驱动电机接近给定值；
7、通过闭环控制系统来对被控变量进行控制，直至被控变量符合转速给定值；
8、积分分离pid控制算法需设定积分分离阀ε，当|e(k)|＞ε时，即偏差值较大时，采用pd控制，以减少超调量，使系统有较快的响应；当|e(k)|≤ε时，即偏差值比较小时，采用pid控制，以保证能控制电机转速精度；离散化pid控制算式为：
9、
10、其中，k为采样序号，k＝0，1，2…n；kp、kd分别表示比例、微分系数。
11、优选地，采用pid控制后，垫升风机和推进电机的给定转速和实际转速差值均符合±20r/min。
12、优选地，所述控制系统是由西门子的s7-1200系列的plc组成的。
13、优选地，所述信号处理系统是由西门子的s7-1200系列的plc组成的。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、通过此套系统进行气垫艇自航模型试验技术研究，能补充完善气垫船总体技术设计的试验验证手段。对于控制要素较多的无人船远程控制设计也具有一定的参考价值。本专利技术已应用于某重要气垫船的总体研究，是分析母型实船运动特性的一种技术手段。此套控制系统适用性较强。
16、本套控制系统包含了无线通讯技术、模拟量控制技术、步进驱动控制技术、pid直流电机调速、pwm脉宽调制技术等多种工业控制技术，因此具有较强的适用性。这套控制系统可运用在无线(或有线)操控步进电机、直流电机、模拟量控制等多场景的工控系统中，并且调试参数开放、易于修改，稍有电气专业知识的技术人员即可快速掌握进行作业。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种气垫船自航模远程控制系统，其特征在于，包括陆上遥控系统和艇上控制系统，陆上遥控系统与艇上控制系统通过远距离无线通讯模块连接；所述远距离无线通讯模块为FDD-LTE、TDD-LTE、WCDMA、CDMA2000或TD-Scdma的移动宽带网络制式，远距离无线通讯模块的传输速度最高为上行50Mbps下行100Mbps；所述远距离无线通讯模块的信息传输通过加密保护方式进行；
2.根据权利要求1所述的气垫船自航模远程控制系统，其特征在于，采用PID控制后，垫升风机和推进电机的给定转速和实际转速差值均符合±20r/min。
3.根据权利要求1所述的气垫船自航模远程控制系统，其特征在于，所述控制系统是由西门子的S7-1200系列的PLC组成的。
4.根据权利要求1所述的气垫船自航模远程控制系统，其特征在于，所述信号处理系统是由西门子的S7-1200系列的PLC组成的。
【技术特征摘要】
1.一种气垫船自航模远程控制系统，其特征在于，包括陆上遥控系统和艇上控制系统，陆上遥控系统与艇上控制系统通过远距离无线通讯模块连接；所述远距离无线通讯模块为fdd-lte、tdd-lte、wcdma、cdma2000或td-scdma的移动宽带网络制式，远距离无线通讯模块的传输速度最高为上行50mbps下行100mbps；所述远距离无线通讯模块的信息传输通过加密保护方式进行；
2.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐建华，方盾，韦晓富，徐尧，汤宇嘉，吴蓓蓓，
申请(专利权)人：上海海迅机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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