[發明專利]一種可自動調整的浪高儀支架控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202210496819.6
• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114879749A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 謝儀;陳悅;施奇;王長寶
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01F23/296
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

1.一種可自動調整的浪高儀支架控制系統，其特征在于：由浪高儀、浪高采集模塊、超聲波液位傳感器、浪高儀支架控制模塊、浪高儀支架模組、蜂鳴器構成，其中，

所述浪高儀為數字電容式浪高儀或模擬電容式浪高儀，與浪高采集模塊相連，用于向浪高采集模塊傳輸浪高數據；

所述浪高采集模塊與浪高儀支架控制模塊相連，用于將采集到的浪高數據傳輸給浪高儀支架控制模塊；

所述超聲波液位傳感器與浪高儀支架控制模塊相連，用于向浪高儀支架控制模塊傳輸液位高度數據；

所述蜂鳴器與浪高儀支架控制模塊相連，用于接收浪高儀支架控制模塊的控制信號。

2.根據權利要求1所述的一種可自動調整的浪高儀支架控制系統，其特征在于：所述的浪高儀支架控制模塊為安裝了浪高儀支架控制程序的工控機系統。

3.根據權利要求1所述的一種可自動調整的浪高儀支架控制系統，其特征在于：所述的浪高儀支架模組由支架、伺服電動缸、伺服電機、伺服電機驅動器、編碼器、絲桿、固定部件構成，其中，

所述支架由底盤和與底盤垂直相連接的支柱構成，放置于試驗水池中需要測量波高的地方；

所述伺服電動缸通過支柱中上端的懸架與支架相連；

所述伺服電機通過支柱上端的懸架與支架相連；

所述伺服電機下端并列安置有伺服電機驅動器和編碼器，其中伺服電機驅動器用于驅動伺服電機，編碼器用于信號反饋，形成閉環控制；

所述伺服電機驅動器、編碼器與浪高儀支架控制模塊相連，用于接收浪高儀支架控制模塊的控制信號；

所述絲桿位于伺服電動缸的內部，下端與固定部件相連，用于上下移動浪高儀的位置；

所述固定部件用于連接固定浪高儀和超聲波液位傳感器。

4.一種根據權利要求1所述的一種可自動調整的浪高儀支架控制系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：試驗開始前，把浪高儀支架模塊放置于水池中的浪高測量點位，利用固定部件連接固定好浪高儀和超聲波液位傳感器，啟動浪高儀支架控制模塊，系統初始化后自動把絲桿上升到最高位置后進入待機模式；

步驟二：試驗水池放好水后，操控浪高儀支架控制模塊進入試驗監控模式；

步驟三：浪高儀支架控制模塊開始不斷監測浪高采集模塊傳送的浪高儀數據，同時初始化超聲波液位傳感器，能夠讀取液位高度數據；

步驟四：浪高儀支架控制模塊發送控制指令給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動伺服電機轉動，使伺服電動缸的絲桿緩慢向下運動；

步驟五：當浪高儀接觸水面，浪高儀支架控制模塊監測到開始出現穩定的浪高數據信號時，立即讀取超聲波液位傳感器的液位高度數據，并存儲為H_low；

步驟六：絲桿繼續緩慢向下運動，浪高儀支架控制模塊繼續監測采集到的浪高數據；

步驟七：當浪高儀支架控制模塊監測到浪高數據信號穩定在某個數值附近則立即發送控制指令給伺服電機驅動器，使伺服電機停止轉動；

步驟八：浪高儀支架控制模塊讀取超聲波液位傳感器的液位高度數據，并存儲為H_high；

步驟九：浪高儀支架控制模塊計算需要下移的高度H =（H_high-H_low）/ 2，發送控制指令給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動伺服電機轉動，使伺服電動缸的絲桿緩慢向下運動；

步驟十：浪高儀支架控制模塊接收編碼器的反饋信號，精確控制絲桿向下運動H的位移量，然后發送控制指令給伺服電機驅動器，使伺服電機停止轉動，保證試驗水池液面基本處于浪高儀鉭絲的中間位置；

步驟十一：浪高儀支架控制模塊讀取超聲波液位傳感器的液位高度數據，并存儲為H_s；

步驟十二：試驗過程中浪高儀支架控制模塊每隔三分鐘讀取一次超聲波液位傳感器的液位高度數據，并存儲為H_t，若| H_t - H_s |大于閾值T，且不斷變大，則浪高儀支架控制模塊發送控制指令給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動伺服電機轉動，使伺服電動缸的絲桿上升到最高位置，浪高儀支架控制模塊使蜂鳴器發出5秒警報聲作為提醒；

步驟十三：浪高儀支架控制模塊繼續監測超聲波液位傳感器的液位高度數據，若連續10次讀取的液位高度數據都穩定在某個數值附近且誤差小于閾值T，則轉到步驟四；

步驟十四：若浪高儀處于試驗狀態下，且浪高儀支架控制模塊連續10次讀取的液位高度數據都穩定在某個數值附近且誤差小于閾值T，則浪高儀支架控制模塊發送控制指令給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動伺服電機轉動，使伺服電動缸的絲桿上升到最高位置后進入待機狀態。