一种自动操舵仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种自动操舵仪，包括设在驾驶室内的主操纵台，以及设在舵机舱内的左右反馈机构、左右舵伺服控制箱，所述的主操纵台设有电子海图ＥＣＤＩＳ、ＧＰＳ、电罗经ＧＹＲＯ、磁罗经ＭＡＧＮ、ＶＤＲ、计程仪ＬＯＧ串行接口，所述的主操纵台设有自动舵模块、越控模块、舵角复示器、舵机启停报警模块、罗经复示模块、电源开关模块。从而实现了一体化、模块化设计。具有适用性广、可靠性高、性价比高、调试维修方便等特点，控制精度高、控制品质好，减少无效转舵，提高航行经济性。且具有丰富的外围接口，可柔性化的适应综合船桥系统总体装配要求。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水面船舶操纵控制系统技术，可用于各种民用船舶在无限航区、 全级海况下的自适应航向控制和航迹控制，特别是一种自动操舵仪。
技术介绍
我国自主研制的自动操舵仪主要用于国内的内河与近海船舶，很少为出口船配 套，大部分国内船舶和出口船都是使用进口自动舵产品。其主要原因在于自动操舵仪设备 技术发展滞后。目前，国内企业生产的自动操舵仪大多采用模拟PID控制技术，只有个别产 品采用了非线性数字PID控制技术，因此大多数国产自动舵仅仅具有航向控制功能，谈不 上按国际标准进行设计，且对外输出接口不丰富，经济性差。就产品结构而言，国产自动舵 几乎是带有操纵台的完整设备，未采用模块化设计，难以与综合驾控台进行柔性匹配，得不 到船东和总装厂的认同也在情理之中。
技术实现思路
本专利技术其目的就在于提供一种自动操舵仪，可实现一体化、模块化设计，具有适用 性广、可靠性高、性价比高、调试维修方便等特点，控制精度高、控制品质好，减少无效转舵， 提高航行经济性，且具有丰富的外围接口，可柔性化的适应综合船桥系统总体装配要求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案，包括设在驾驶室内的主操纵台，以及 设在舵机舱内的左右反馈机构、左右舵伺服控制箱，所述的主操纵台设有电子海图ECDIS、 GPS、电罗经GYRO、磁罗经MAGN、VDR、计程仪LOG串行接口，所述的主操纵台设有自动舵模 块、越控模块、舵角复示器、舵机启停报警模块、罗经复示模块、电源开关模块。与现有技术相比本专利技术具有以下优点。由于采用了一体化、模块化设计，因而具有适用性广、可靠性高、性价比高、调试维 修方便等特点，控制精度高、控制品质好，减少无效转舵，提高航行经济性。且具有丰富的外 围接口，可柔性化的适应综合船桥系统总体装配要求。以下结合附图对本专利技术作进一步详述。附图说明图1为本装置的结构原理示意图；图2为本装置的结构示意主视图；图3为本装置的结构示意左视图。具体实施方式包括设在驾驶室内的主操纵台，以及设在舵机舱内的左右反馈机构、左右舵伺服 控制箱，如图1所示，所述的主操纵台设有电子海图E⑶IS、GPS、电罗经GYRO、磁罗经MAGN、 VDR、计程仪LOG串行接口，所述的主操纵台设有自动舵模块3、越控模块4、舵角复示器5、舵3机启停报警模块1、罗经复示模块2、电源开关模块8。所述的自动舵模块3、越控模块4、舵角复示器5、舵机启停报警模块1、罗经复示模 块2、电源开关模块8可以设在主操纵台内或为嵌入式设在驾控台内。所述的主操纵台内设有左、右桥翼FRU模块。本装置采用一体化、模块化设计技术，操舵仪各面板模块可组合成驾驶室主操纵 台形式，也可方便的安装于驾控台上，与电子海图、导航雷达等组成综合船桥系统。本装置应用了 3D数字设计技术，采用先进的航向自适应控制技术、数字滤波技术 及智能仿人航迹控制技术，控制精度高、控制品质好，减少无效转舵，提高航行经济性。本装置具有电子海图ECDIS、GPS、电罗经GYRO、磁罗经MAGN、VDR、计程仪LOG等多 种串行接口，适用性广、可靠性高、性价比高、调试维修方便等特点。1
技术实现思路
本装置按模块化设计，由主操纵台(含VDR接口)或驾控台(由面板各模块组成， 不包括驾控台台体)、反馈机构(左右)、舵伺服控制箱(左右)和桥翼FRU模块(左右) 等组成，采用双通道(自动操纵控制为单通道)、多种操纵方式的系统结构。操纵台或驾控台接收船桥系统IBS (或电子海图ECDIS)的航路计划与船位信息等 信号、电罗经信号、磁罗经信号和计程仪LOG信号，按指令进行航迹控制、航向控制。向全船 VDR发送自动操舵仪状态、舵角、指令舵角及自动舵报警等信息(舵机延伸报警信息由舵机 启动箱送VDR)。可进行电动操舵NFU、随动操舵FU、左右桥翼RFU操舵、自动操舵(航向控 制和航迹控制)及越控NFU操舵等。自动操舵方式下可设定最大舵角限值，在计程仪LOG 信号失效时可手动输入船速值。可遥控启动和停止舵机机组，有航向超差、操舵失效、自动 舵故障及舵机延伸报警等声、光报警，越控NFU操舵状态有声、光提示。系统自带软件包括航迹航向控制软件、故障智能监测报警软件、VDR信息采集与发 送软件及对外通讯软件。2实施方案主操纵台(驾控台)驾驶室主操纵台(或驾控台)是自动操舵仪的主要操纵部位，由主操纵台(或驾 控台)内的自动舵控制箱、安装板和面板上各功能模块等组成。面板功能模块包括自动舵 模块3、随动操纵手轮模块7、操纵模块6 (带NFU手柄)、越控模块4、舵角复示器5、舵机启 停报警模块1、罗经复示模块2和电源开关模块8等。自动舵控制箱主操纵台内的自动舵控制箱是本操舵仪的重要部件，单通道控制。自动舵控制箱接收IBS (或ECDIS)的航路计划和船位信息等信号、计程仪LOG速 度信息，接收由自动舵模块选择的罗经信号(电罗经或磁罗经)，根据自动舵模块所选择的 航向、航迹控制方式，以及所设定的航向等参数，进行航向保持、航向改变控制、航迹控制计 算，计算出指令舵角传送至舵伺服控制箱。中央处理CPU采用两个32位单片机主CPU和从CPU。从CPU完成外部串口信号 的处理，并将各传感器的信息通过CAN 口送至主CPU。主CPU完成航向自动控制及航迹控制 运算，同时完成1/0量和模拟量采集与输出等。设置专门的外部计算机串行接口，方便更改各种船型的参数。在航向/航迹自动控制方式时如需进行越控简操，自动舵控制箱的中央处理器将 立即保存目前自动控制状态，进入越控状态。一旦退出越控操纵时，立即恢复原来的自动控 制状态。自动舵模块组成自动舵模块完成电罗经与磁罗经航向信号选择、E⑶IS航迹控制信息源显示、航向 显示、航向设定及显示、装载设定和天气调节设定等。选择自动方式下的航迹控制、航向控 制方式。自动操舵方式下可设定最大舵角限值，在计程仪LOG信号失效时可手动输入船速 值。有偏航、操舵失效、罗经超差(电罗经与磁罗经之差)、舵限、计程仪LOG及自动舵故障 等报警功能。报警自动舵模块具有如下报警功能a)自动舵失电报警当自动舵模块检测到+24VDC工作电源失电时报警(此时应 急电源AL+24VDC正常)；b)偏航OFF Course报警船舶航向与设定航向之间的差值超过偏航报警设定值 时报警；c)操舵失效Steering Failure报警在航向或航迹控制操纵方式下，输出有操舵 指令而舵在5秒内不动作时报警；d)舵角限制报警Rudder LIMT 舵角限制报警指示。船舶自动航行时，舵角超过设 定值时报警；e)船速报警灯Speed WARN 当计程仪LOG信号失效时报警，提醒手动输入船速 值；f)转向半经报警当船舶转向半径超过设定值20%时报警；g)转向速率报警当船舶转向速率超过设定值20%时报警；h)电磁罗经超差报警当有磁罗经和电罗经同时提供航向信息时，二个罗经之间 的差值超过10°时报警；i)电子海图E⑶IS报警航迹控制信息源失效报警；j)自动舵模块故障报警指示当自动舵模块出现故障时报警；k)提前转向报警指示在航迹控制时，当船舶到达下一航路点的提前报警点时， IBS(ECDIS)系统发出报警并通知自动操舵仪报警(触点形式)。罗经复示模块罗经复示模块具有两个隔离的串行接口，接收电罗经和磁罗经提供的航向数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动操舵仪，包括设在驾驶室内的主操纵台，以及设在舵机舱内的左右反馈机构、左右舵伺服控制箱，其特征在于，所述的主操纵台设有电子海图ＥＣＤＩＳ、ＧＰＳ、电罗经ＧＹＲＯ、磁罗经ＭＡＧＮ、ＶＤＲ、计程仪ＬＯＧ串行接口，所述的主操纵台设有自动舵模块（３）、越控模块（４）、舵角复示器（５）、舵机启停报警模块（１）、罗经复示模块（２）、电源开关模块（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，梅朝阳，黄文斌，宋向国，孙雯萍，王力，刘平，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○七研究所九江分部，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]