[發(fā)明專利]一種動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)測試仿真器及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410581902.9
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN104267606A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜佳璐;孫玉清;王瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G05D1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)測試仿真器，其特征在于：包括實(shí)時(shí)I/O接口(8)和動(dòng)力定位控制系統(tǒng)仿真模塊，所述的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)仿真模塊包括功率管理系統(tǒng)模塊(1)、電源模塊(2)、推進(jìn)裝置模塊(3)、船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)、位置參考系統(tǒng)模塊(5)、故障模擬模塊(6)、海洋環(huán)境模擬模塊(7)和人機(jī)交互界面(10)；所述的實(shí)時(shí)I/O接口(8)分別與擬測試的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)和故障模擬模塊(6)雙向連接，且其另一個(gè)輸入端與人機(jī)交互界面(10)輸出端連接；所述的故障模擬模塊(6)與人機(jī)交互界面(10)雙向連接，且其另一個(gè)輸入端與功率管理系統(tǒng)模塊(1)的輸出端連接；所述的功率管理系統(tǒng)模塊(1)與電源模塊(2)雙向連接；所述的電源模塊(2)與推進(jìn)裝置模塊(3)雙向連接；所述的推進(jìn)裝置模塊(3)與故障模擬模塊(6)雙向連接，且其另一個(gè)輸出端與船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)的一個(gè)輸入端連接；所述的船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)的另一個(gè)輸入端與海洋環(huán)境模擬模塊(7)的輸出端連接，其輸出端與位置參考系統(tǒng)模塊(5)的輸入端連接；所述的位置參考系統(tǒng)模塊(5)輸出端與故障模擬模塊(6)輸入端連接；所述的海洋環(huán)境模擬模塊(7)輸入端與人機(jī)交互界面(10)輸出端連接；

所述的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)仿真模塊通過實(shí)時(shí)I/O接口(8)與擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，接收擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)發(fā)送的推進(jìn)系統(tǒng)的期望指令信號(hào)，并向擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)發(fā)送動(dòng)力定位控制系統(tǒng)仿真模塊仿真輸出信號(hào)，所述的仿真輸出信號(hào)包括電源模塊(2)運(yùn)行狀態(tài)、推進(jìn)裝置的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角、船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)信息；

所述的故障模擬模塊(6)有兩種工作模式：故障模擬模式和非故障模擬模式；該模塊在故障模擬模式下模擬各種故障情況，該模塊在非故障模擬模式下不進(jìn)行任何故障信息的模擬，僅相當(dāng)于I/O接口，用戶通過人機(jī)交互界面(10)設(shè)置控制指令實(shí)現(xiàn)上述兩種模式的切換；電源模塊(2)與推進(jìn)裝置模塊(3)雙向連接，接收推進(jìn)裝置模塊(3)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角，并求得推進(jìn)裝置所需的功率負(fù)載信息，并向推進(jìn)裝置模塊(3)提供工作所需的電流電壓；功率管理系統(tǒng)模塊(1)與電源模塊(2)雙向連接，接收電源模塊(2)傳遞的電源模塊(2)工作狀態(tài)信息和推進(jìn)裝置模塊(3)功率負(fù)載信息，功率管理系統(tǒng)模塊(1)向電源模塊(2)發(fā)送電源模塊(2)控制指令，該指令用于保證電源模塊(2)向推進(jìn)裝置模塊(3)提供足夠的功率；功率管理系統(tǒng)模塊(1)通過故障模擬模塊(6)向人機(jī)交互界面(10)發(fā)送電源模塊(2)工作狀態(tài)信息，通過故障模擬模塊(6)及實(shí)時(shí)I/O接口(8)向擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)發(fā)送電源工作狀態(tài)信息；所述的海洋環(huán)境模擬模塊(7)包括海洋環(huán)境擾動(dòng)因素對船舶或海上浮式平臺(tái)產(chǎn)生的等效干擾力和力矩?cái)?shù)學(xué)模型，所述的海洋環(huán)境擾動(dòng)因素包括風(fēng)、浪和流；人機(jī)交互界面(10)在VC開發(fā)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)各種控制功能指令的設(shè)定、測試結(jié)果實(shí)時(shí)顯示、測試結(jié)果分析、測試結(jié)果存檔，所述的控制功能指令包括測試控制指令、故障模擬模式指令、海洋環(huán)境模擬模式指令、海洋環(huán)境模擬設(shè)置指令及故障設(shè)置指令，通過VC與MATLAB混合編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面(10)與故障模擬模塊(6)和海洋環(huán)境模擬模塊(7)的數(shù)據(jù)傳遞；在擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)測試過程中，用戶根據(jù)測試需求，通過人機(jī)交互界面(10)設(shè)定相應(yīng)的各種控制指令，分別發(fā)送給實(shí)時(shí)I/O接口(8)、故障模擬模塊(6)和海洋環(huán)境模擬模塊(7)；人機(jī)交互界面(10)通過故障模擬模塊(6)接收位置參考系統(tǒng)模塊(5)和推進(jìn)裝置模塊(3)的運(yùn)行仿真結(jié)果信息，包括船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)、推進(jìn)器運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)時(shí)顯示對擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)的測試結(jié)果；在測試結(jié)束后，人機(jī)交互界面(10)根據(jù)測試結(jié)果對擬測試的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)進(jìn)行合理有效的分析，并顯示分析結(jié)果，用戶下載測試結(jié)果數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行下一步的深入分析研究；推進(jìn)裝置模塊(3)由推進(jìn)系統(tǒng)仿真模型和力轉(zhuǎn)換模型組成，推進(jìn)系統(tǒng)仿真模型輸出推進(jìn)裝置的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方位角，力轉(zhuǎn)換模型將推進(jìn)器實(shí)際轉(zhuǎn)速和方位角轉(zhuǎn)換為作用于船舶或海上浮式平臺(tái)的等效作用力與力矩，推進(jìn)裝置模塊(3)通過實(shí)時(shí)I/O接口(8)及故障模擬模塊(6)接收擬測試的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的控制指令，所述的控制指令包括推進(jìn)器期望轉(zhuǎn)速和方位角，并向擬測試的動(dòng)力定位控制系統(tǒng)發(fā)送推進(jìn)裝置模塊(3)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)也向船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)發(fā)送由推進(jìn)裝置模塊(3)的力轉(zhuǎn)換模型所產(chǎn)生的力與力矩信號(hào)；海洋環(huán)境模擬模塊(7)接收人機(jī)交互界面(10)的海洋環(huán)境擾動(dòng)控制指令，經(jīng)仿真運(yùn)行得到海洋環(huán)境擾動(dòng)力與力矩，并發(fā)送給船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)；船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)接收推進(jìn)裝置模塊(3)和海洋環(huán)境模擬模塊(7)力與力矩信號(hào)，仿真運(yùn)行，并將船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息發(fā)送給位置參考系統(tǒng)模塊(5)；位置參考系統(tǒng)模塊(5)接收船舶或海上浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊(4)信息，并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際傳感器模擬信號(hào)，通過故障模擬模塊(6)發(fā)送給人機(jī)交互界面(10)，通過故障模擬模塊(6)及實(shí)時(shí)I/O接口(8)發(fā)送給擬測試動(dòng)力定位控制系統(tǒng)(9)。