[實用新型]能夠應(yīng)急避險的水下航行器水平直流舵機控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220184931.8
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN202686741U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)衛(wèi)生;張克涵;張福斌;高劍;崔榮鑫;張立川;王銀濤;彭星光;梁慶衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B63H25/14
• 分類號: B63H25/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及水下航行器的自主控制領(lǐng)域，具體為一種能夠應(yīng)急避險的水下航行器水平直流舵機控制裝置。

背景技術(shù)

自主水下航行器作為一種水下自主運載工具，以其大潛深、多用途和智能化等優(yōu)勢，在海底地形地貌探測、海洋工程建設(shè)、海洋資源開發(fā)、海洋科學(xué)探索以及維護國家海洋權(quán)益等諸多方面發(fā)揮著極其重要的作用。

自主水下航行器通常包含有水平直流舵機和垂直直流舵機，其中水平直流舵機用于自主水下航行器縱向運動的操縱，控制航行器的航行深度、俯仰角和俯仰角速度；垂直直流舵機用于自主水下航行器側(cè)向運動的操縱，控制航行器的航向和偏航角速度。

在通常情況下，舵機作為自主水下航行器控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，對自主水下航行器的航行起到穩(wěn)定的操縱作用。但是，當(dāng)自主水下航行器出現(xiàn)如控制器死機等故障時，就會出現(xiàn)航行超深的現(xiàn)象，容易造成水下航行器扎到海底或者耐壓結(jié)構(gòu)遭到破壞而丟失的嚴(yán)重事故。為此，當(dāng)自主水下航行器出現(xiàn)航行超深現(xiàn)象時，必須對水平直流舵機采取應(yīng)急避險的控制措施。

現(xiàn)有的水平直流舵機控制采用一個繼電器進行切換控制的方式，如附圖1所示。當(dāng)自主水下航行器沒有出現(xiàn)超深現(xiàn)象時，繼電器不動作，水平直流舵機與控制信號U+和U-相連，其中U+和U-是由舵機控制電路給出的用于控制水平舵機的PWM信號；當(dāng)自主水下航行器出現(xiàn)航行超深現(xiàn)象時，安裝在航行器上的壓力開關(guān)會輸出開關(guān)信號，接通繼電器的控制線圈，使繼電器動作，水平直流舵機與控制信號V+和V-相連，其中V+和V-是由航行器的儀表電池引出的電源，致使水平直流舵機操極限上舵，使自主水下航行器緊急上浮，從而避免自主水下航行器扎到海底或者耐壓結(jié)構(gòu)遭到破壞而丟失的嚴(yán)重事故。

但是用繼電器進行切換控制存在以下缺點：①繼電器動作的可靠性與許多因素有關(guān)，一旦繼電器出現(xiàn)誤動，給自主水下航行器的航行安全帶來很大隱患；②舵機的操舵電流一般較大，當(dāng)繼電器進行大電流的切換時，通常會產(chǎn)生電火花，不僅影響繼電器的壽命和工作可靠性，而且嚴(yán)重時會影響航行器的電磁兼容性。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提出了一種能夠應(yīng)急避險的水下航行器水平直流舵機控制裝置。

技術(shù)方案

本實用新型的技術(shù)方案為：

所述一種能夠應(yīng)急避險的水下航行器水平直流舵機控制裝置，其特征在于：包括水下航行器控制系統(tǒng)中的水平直流舵機DSP控制器、555時鐘芯片、壓力開關(guān)、自鎖電路以及光電隔離和驅(qū)動放大電路；水平直流舵機DSP控制器產(chǎn)生的PWM控制信號經(jīng)過光電隔離器件后輸出0～5V的水平直流舵機PWM控制信號DSP_PWM1；555時鐘芯片輸出0～5V的具有80％占空比的PWM控制信號NE555_PWM；壓力開關(guān)輸出的信號經(jīng)過自鎖電路輸出邏輯控制信號JJTCZS，當(dāng)水下航行器正常工作時，JJTCZS信號為高電平邏輯控制信號，當(dāng)水下航行器發(fā)生超深航行現(xiàn)象時，JJTCZS信號為低電平邏輯控制信號；邏輯控制信號JJTCZS與水平直流舵機DSP控制器產(chǎn)生的PWM控制信號DSP_PWM1一起輸入第一與門運算器；邏輯控制信號JJTCZS通過非門運算器后與時鐘芯片的PWM控制信號NE555_PWM一起輸入第二與門運算器；第一與門運算器的輸出信號與第二與門運算器的輸出信號一起輸入或門運算器，或門運算器的輸出信號經(jīng)過光電隔離和驅(qū)動放大電路后輸入水平直流舵機，以控制水平直流舵機的正反轉(zhuǎn)。

所述一種能夠應(yīng)急避險的水下航行器水平直流舵機控制裝置，其特征在于：自鎖電路中包括三個光電隔離器件；壓力開關(guān)的輸出信號JJTC+串聯(lián)一個電阻后，引入第一光電隔離器件輸入端的陽極，壓力開關(guān)的輸出信號JJTC-引入第一光電隔離器件輸入端的陰極，第一光電隔離器件輸出端的集電極用+5V供電，輸出端的發(fā)射極連接第二光電隔離器件輸入端的陽極，第二光電隔離器件輸入端的陰極與第三光電隔離器件輸入端的陽極串聯(lián)，第三光電隔離器件輸入端的陰極通過一個電阻接地；第二光電隔離器件輸出端的集電極用+5V供電，輸出端的發(fā)射極反饋到第二光電隔離器件輸入端的陽極；第三光電隔離器件輸出端的集電極引出邏輯控制信號JJTCZS，并通過一個電阻用+5V供電，輸出端的發(fā)射極接地。

有益效果

本實用新型采用軟開關(guān)技術(shù)進行邏輯切換控制，避免了傳統(tǒng)繼電器切換控制方法存在的大電流切換的問題，不僅提高系統(tǒng)的工作可靠性，而且提高了系統(tǒng)的電磁兼容性。

附圖說明

附圖1是現(xiàn)有的水平直流舵機控制原理圖