[發(fā)明專利]一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)及測控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410205708.0
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103955234A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張江明;褚建新;張兵
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05B13/04
• 代理公司: 上海衡方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31234
• 代理人: 曹琪

1.一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊、任意搖擺控制模塊、任意歸位控制模塊、搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊；所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊的輸入端與三軸搖擺試驗(yàn)臺相連接，輸出端分別與搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊的輸入端、任意搖擺控制模塊的輸入端、任意歸位控制模塊的輸入端相連接，將采集到角速度和加速度分析處理后分別傳輸?shù)綋u擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊、任意搖擺控制模塊、任意歸位控制模塊；任意搖擺控制模塊的輸出端與三軸搖擺試驗(yàn)臺上的電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)相連接，任意搖擺控制模塊的輸入端還連接搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊的輸出端，分別接收數(shù)采集與處理模塊、搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊的信息，控制電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)的搖擺；任意歸位控制模塊的輸入端連接搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊的輸出端，輸出端連接電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)，接收擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊的信息，并控制電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)的歸位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊包括用于采集三軸加速度的三軸加速度傳感器、用于采集三軸角速度的三軸角速度傳感器及信息融合單元；所述信息融合單元，用于將加速度、角速度分析、處理，融合成角度信息，并將該信息分別輸送給搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊、任意搖擺控制模塊、任意歸位控制模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述信息融合單元包括三角關(guān)系變換器、加法器、比例放大器、積分運(yùn)算器及第一比較器；所述三角關(guān)系變換器的輸入端連接三軸加速度傳感器，輸出端連接第一比較器，接收三軸加速度傳感器的加速度信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成角度誤差信號傳送給第一比較器；比例放大器的輸入算與第一比較器連接，輸出端與加法器連接，接收第一比較器傳送的角度誤差信號，并將該角度誤差信號進(jìn)行一定比例的放大后傳送給加法器；加法器的輸入端與三軸角速度傳感器連接，輸出端與積分運(yùn)算器連接，接收三軸角速度傳感器的角速度信號，并將該信號與比例放大器的信號融合后發(fā)送給積分運(yùn)算器；積分運(yùn)算器將接收的信號經(jīng)過積分計(jì)算后得到融合修正后的角度信號，并將該角度信號一方面重新輸送給第一比較器，另一方面輸送給搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊、任意搖擺控制模塊、任意歸位控制模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊設(shè)有用于設(shè)定歸位位置的歸位位置設(shè)定單元、用于設(shè)定搖擺周期的搖擺周期設(shè)定單元、用于設(shè)定搖擺幅度的搖擺幅度設(shè)定單元、用于設(shè)定搖擺模式的搖擺模式設(shè)定單元及搖擺狀態(tài)顯示單元；所述搖擺狀態(tài)顯示單元連接數(shù)據(jù)采集與處理模塊；所述搖擺周期設(shè)定單元、搖擺幅度設(shè)定單元、搖擺模式設(shè)定單元分別連接任意搖擺控制模塊；所述歸位位置設(shè)定單元連接任意歸位控制模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述任意搖擺控制模塊用于實(shí)現(xiàn)三軸搖擺臺的搖擺控制，包括信號發(fā)生器、第二比較器及第一PI控制器；所述第二比較器的輸入端連接信號發(fā)生器，輸出端連接第一PI控制器，結(jié)構(gòu)信號發(fā)生器的信號，并將信號處理后輸送給第一PI控制器；所述第一PI控制器與電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)連接；所述信號發(fā)生器分別與搖擺周期設(shè)定單元、搖擺幅度設(shè)定單元、搖擺模式設(shè)定單元相連接，接收搖擺周期設(shè)定單元、搖擺幅度設(shè)定單元、搖擺模式設(shè)定單元所設(shè)定的參數(shù)；所述第二比較器還連接數(shù)據(jù)采集與處理模塊，接收數(shù)據(jù)采集與處理模塊的反饋信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶三軸搖擺試驗(yàn)臺的測控系統(tǒng)，其特征在于：所述任意歸位控制模塊用于實(shí)現(xiàn)三軸搖擺臺的歸位控制，包括第三比較器、第二PI控制器、邏輯誤差判斷器、第二加法器；所述第三比較器的輸入端與搖擺狀態(tài)顯示與參數(shù)設(shè)定模塊中的歸位位置設(shè)定單元、數(shù)據(jù)采集與處理模塊相連接，輸出端分別與第二PI控制器、邏輯誤差判斷器連接，接收歸位位置設(shè)定單元及數(shù)據(jù)采集與處理模塊的數(shù)據(jù)信號，并將該信號分別輸送給第二PI控制器、邏輯誤差判斷器；所述第二PI控制器與第二加法器連接，第二PI控制器接收第三比較器發(fā)送的信號后，進(jìn)行信號的處理，得到電壓控制信號，并將該信號發(fā)送給第二加法器；第二加法器與電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)電連接；所述邏輯誤差判斷器與控制電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)通斷電的電源開關(guān)相連接，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，控制電源開關(guān)的通斷。