一种自动操舵仪，它涉及船舶自动驾驶领域，CPU中央处理器通过并行数据总线与数据显示屏连接，CPU中央处理器通过信号线与电磁阀驱动电路连接，电磁阀驱动电路通过信号线与电磁阀连接，电磁阀通过液压管路与液压舵机连接，电位器式舵角传感器和控制键盘均通过信号线与彩色液晶连接，数字式陀螺仪通过I2C数据总线与数据显示屏连接，磁阻式电子罗盘通过I2C数据总线与数据显示屏相互连接。它提高了操舵的灵敏度，使偏航精度相应提高低，同时也降低了能源消耗，延长了舵机的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶自动驾驶领域，具体涉及一种自动操舵仪。
技术介绍
早期自动舵以机械结构为基础，仅能 对航向进行初步控制，今天我们将这种控制方式成为比例(P)控制，这是由于自动舵的偏转大小是和船舶偏航角成比例的。在实际工作中，用罗经测出实时航向信号并与设定的航向进行比较，然后将二者的差值输入到控制器中去，由控制器输出并驱动舵轮伺服结构。但“比例控制”法用于惯性很大的船舶效果不理想，原因是这种控制方法会使船舶在设定的航向两边来回摆动，结果转舵装置过度磨损，而且燃料消耗高出许多，这些问题限制了它的使用。直到1949年SCHIFF等人提出了速率控制的概念，既速率控制与偏航角的微分成正比，目前将其称为“比例和微分控制。引入微分控制概念后提高了自动操舵时航向的准确性，偏舵角不仅与偏航角有关，还与偏航速率有关。进入50年代。随着电子学和伺服结构理论的发展，自动舵的研制开始了一个新的阶段。伺服机构理论的发展，提供了设计更为复杂的操舵控制器的可能性；而电子学的发展，得以利用电子器件代替机械传动构件，为实现复杂的控制提供了物质手段，因而制造出基于经典控制理论，具有“比例-微分-积分”控制功能的第二代自动舵，这种自动舵结构紧凑，节省燃料，性能良好，但是这种自动舵因其操作控制不方便，还未大规模推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动操舵仪，它整个系统是具有反馈通道的闭环系统，航向比较环节给定的航向和反馈回来的船舶实际航向进行比较，得到偏航角，送给控制器，按PID规律计算出舵令角8，控制舵机工作，操纵船舶调整航向，当船舶航驶在预定航向上时，航向比较环节输出为零，只要压舵角调整恰当，整个系统将处于平衡的伺服状态，提高了操舵的灵敏度，使偏航精度相应提高低，同时也降低了能源消耗，延长了舵机的使用寿命。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术采用以下技术方案它包含数据显示屏UCPU中央处理器2、电磁阀驱动电路3、电磁阀4、液压舵机5、电位器式舵角传感器6、磁阻式电子罗盘7、数字式陀螺仪8和控制键盘9，CPU中央处理器2通过并行数据总线1-1与数据显示屏I连接，CPU中央处理器2通过信号线1-2与电磁阀驱动电路3连接，电磁阀驱动电路3通过信号线1-2与电磁阀4连接，电磁阀4通过液压管路1-4与液压舵机5连接，电位器式舵角传感器6和控制键盘9均通过信号线1-2与彩色液晶I连接，数字式陀螺仪8通过I2C数据总线1-3与数据显示屏I连接，磁阻式电子罗盘7通过I2C数据总线1-3与数据显示屏I相互连接。本专利技术的工作原理为自动操舵仪依据的数学模型为8 =- (KpV +Kd"^+ K1 f Tjr dt)式中的负号是因为偏舵角的方向总是与偏航量(包括偏航角、及其微分、积分项)的方向相反的，KP、Kd、Ki分别为比例系数、微分系数、积分系数，通过CPU中央处理器2读出CMPSlO磁阻式电子罗盘7的实际航向数据V和ITG3205数字陀螺仪8角速率数据#通过控制键盘9手动输入的目标航向与KP、Kd、Ki通过公式dt ，5=- (KP￥+Kdf+ K1/ Vdt)计算出舵令角S，并通过数据显示屏I显示，然后通过电位器式舵角传感器6读数控制电磁阀4将舵角打至S。本专利技术具有以下有益效果它整个系统是具有反馈通道的闭环系统，航向比较环节给定的航向和反馈回来的船舶实际航向进行比较，得到偏航角，送给控制器，按PID规律计算出舵令角S，控制舵机工作，操纵船舶调整航向，当船舶航驶在预定航向上时，航向比较环节输出为零，只要压舵角调整恰当，整个系统将处于平衡的伺服状态，提高了操舵的灵敏度，使偏航精度相应提高低，同时也降低了能源消耗，延长了舵机的使用寿命。 附图说明图I为本专利技术的结构示意图。具体实施例方式参照图1，本具体实施方式采取以下技术方案它包含数据显示屏1、CPU中央处理器2、电磁阀驱动电路3、电磁阀4、液压舵机5、电位器式舵角传感器6、磁阻式电子罗盘7、数字式陀螺仪8和控制键盘9，CPU中央处理器2通过并行数据总线1-1与数据显示屏I连接，CPU中央处理器2通过信号线1-2与电磁阀驱动电路3连接，电磁阀驱动电路3通过信号线1-2与电磁阀4连接，电磁阀4通过液压管路1-4与液压舵机5连接，电位器式舵角传感器6和控制键盘9均通过信号线1-2与彩色液晶I连接，数字式陀螺仪8通过I2C数据总线1-3与数据显示屏I连接，磁阻式电子罗盘7通过I2C数据总线1-3与数据显示屏I相互连接。本专利技术的工作原理为自动操舵仪依据的数学模型为6 =- (KpW +Kd-^+ K1 I W dt)式中的负号是因为偏舵角的方向总是与偏航量(包括偏航角、及其微分、积分项)的方向相反的，KP、Kd、Ki分别为比例系数、微分系数、积分系数，通过CPU中央处理器2读出CMPSlO磁阻式电子罗盘7的实际航向数据V和ITG3205数字陀螺仪8角速率数据$通过控制键盘9手动输入的目标航向与KP、Kd、Ki通过公式 dt，6=- (KPW+Kdf+ Ki/ Vdt)计算出舵令角S，并通过数据显示屏I显示，然后通过电位器式舵角传感器6读数控制电磁阀4将舵角打至S。本具体实施方式具有以下有益效果它整个系统是具有反馈通道的闭环系统，航向比较环节给定的航向和反馈回来的船舶实际航向进行比较，得到偏航角，送给控制器，按PID规律计算出舵令角S，控制舵机工作，操纵船舶调整航向，当船舶航驶在预定航向上时，航向比较环节输出为零，只要压舵角调整恰当，整个系统将处于平衡的伺服状态，提高了操舵的灵敏度，使偏航精度相应提高低，同时也降低了能源消耗，延长了舵机的使用寿命o权利要求1.一种自动操舵仪，其特征在于它包含数据显示屏(1)、CPU中央处理器(2)、电磁阀驱动电路⑶、电磁阀⑷、液压舵机(5)、电位器式舵角传感器(6)、电子罗盘(7)、陀螺仪(8)和控制键盘(9)； 其中，CPU中央处理器(2)与数据显示屏(I)连接，CPU中央处理器(2)通过信号线(1-2)与电磁阀驱动电路(3)连接，电磁阀驱动电路(3)与电磁阀(4)连接，电位器式舵角传感器(6)和控制键盘(9)均与数据显示屏(I)连接，陀螺仪(8)与数据显示屏(I)连接，电子罗盘(7)与数据显示屏(I)相互连接。2.根据权利要求I所述的一种自动操舵仪，其特征在于以上各部件都是通过数据线连接。3.根据权利要求I所述的一种自动操舵仪，其特征在于电磁阀(4)通过液压管路(1-4)与液压舵机(5)连接。4.根据权利要求I所述的一种自动操舵仪，其特征在于数据显示屏(I)为彩色液晶显示器。5.根据权利要求I所述的一种自动操舵仪，其特征在于陀螺仪为数字式陀螺仪。6.根据权利要求I所述的一种自动操舵仪，其特征在于电子罗盘为磁阻式电子罗盘。全文摘要一种自动操舵仪，它涉及船舶自动驾驶领域，CPU中央处理器通过并行数据总线与数据显示屏连接，CPU中央处理器通过信号线与电磁阀驱动电路连接，电磁阀驱动电路通过信号线与电磁阀连接，电磁阀通过液压管路与液压舵机连接，电位器式舵角传感器和控制键盘均通过信号线与彩色液晶连接，数字式陀螺仪通过I2C数据总线与数据显示屏连接，磁阻式电子罗盘通过I2C数据总线与数据显示屏相互连接。它提高了操舵的灵敏度，使偏航精度相应提高低，同时也降低了能源消耗，延长了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动操舵仪，其特征在于它包含数据显示屏(1)、CPU中央处理器(2)、电磁阀驱动电路(3)、电磁阀(4)、液压舵机(5)、电位器式舵角传感器(6)、电子罗盘(7)、陀螺仪(8)和控制键盘(9)；其中，CPU中央处理器(2)与数据显示屏(1)连接，CPU中央处理器(2)通过信号线(1？2)与电磁阀驱动电路(3)连接，电磁阀驱动电路(3)与电磁阀(4)连接，电位器式舵角传感器(6)和控制键盘(9)均与数据显示屏(1)连接，陀螺仪(8)与数据显示屏(1)连接，电子罗盘(7)与数据显示屏(1)相互连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓东，
申请(专利权)人：南宁睿洋自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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