一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，包括控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊、控制器，控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊的輸入端分別與轉(zhuǎn)舵控制手柄、轉(zhuǎn)舵噴嘴相連，輸出端均依次通過控制器、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置與轉(zhuǎn)舵噴嘴相連，且控制指令獲取模塊、控制器均為可編程邏輯控制器，使用時(shí)，控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊分別將監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置、轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置數(shù)據(jù)傳輸給控制器，再由控制器計(jì)算出轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向及行程，然后向轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送控制指令以控制轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)舵噴嘴快速、穩(wěn)定、精確的控制。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及噴水推進(jìn)裝置控制領(lǐng)域，尤其涉及一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系 統(tǒng)及其控制方法，具體適用于提高轉(zhuǎn)舵噴嘴控制的快速性、穩(wěn)定性、精確性。 一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)及其控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 噴水推進(jìn)裝置是通過改變噴射水流角度，使船舶尾部受到橫向的作用力，從而使 船舶轉(zhuǎn)向。由于推進(jìn)效率高，噴水推進(jìn)裝置已廣泛應(yīng)用于輪渡、游艇、快艇等各種高速船舶 中，此類采用噴水推進(jìn)裝置的船舶航速高，要求船舶的正車、倒車操作具有快速性、穩(wěn)定性、 精確性。因此，噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴的控制顯得尤為重要。
[0003] 常規(guī)的轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)通常采用主控制器加比例閥控制器的控制方法，即噴嘴 控制手柄動(dòng)作時(shí)，控制信號(hào)經(jīng)過主控制器處理，須再經(jīng)過比例閥控制器處理轉(zhuǎn)換為閥控信 號(hào)才能作用于噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置，由于轉(zhuǎn)換后的閥控信號(hào)與轉(zhuǎn)換前的控制信號(hào)之間存在較大誤 差，因此無法滿足船舶對(duì)轉(zhuǎn)舵噴嘴操作的快速性、穩(wěn)定性、精確性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的轉(zhuǎn)舵噴嘴控制的快速性、穩(wěn)定性、精確性 較差的問題，提供一種能夠提高轉(zhuǎn)舵噴嘴操作的快速性、穩(wěn)定性、精確性的噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn) 舵噴嘴控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，包括控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊、控 制器、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊的輸入端分別與轉(zhuǎn)舵 控制手柄、轉(zhuǎn)舵噴嘴相連接，控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊的輸出端均與控制器的 輸入端相連接，控制器的輸出端通過轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置與轉(zhuǎn)舵噴嘴相連接，且控制指令獲 取模塊、控制器均為可編程邏輯控制器。
[0006] 所述控制指令獲取模塊、控制器均為力士樂BODAS RC控制器。
[0007] 上述噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法，依次包括以下步驟： 步驟一：控制指令獲取模塊、噴嘴位置檢測(cè)模塊分別將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位 置數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置數(shù)據(jù)傳輸給控制器，再由控制器根據(jù)其接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算 出轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大小確 定轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向及行程； 步驟二：控制器向轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向及行程控制指令，隨后 轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該控制指令控制轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)。
[0008] 步驟一中，所述根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng) 行程是指： 當(dāng)| e | < E時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴無需運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)|e| >E且e>0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴上升|e| ; 當(dāng)|e| >E且e<0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴下降|e| ; 其中，E為系統(tǒng)最大允許控制誤差。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為： 1、本發(fā)明一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)中的控制指令獲取模塊、控制器采用可 編程邏輯控制器，該控制器通過計(jì)算噴嘴目標(biāo)位置和噴嘴實(shí)際位置的差值，根據(jù)該差值的 絕對(duì)值的正負(fù)及大小得到用于控制噴嘴運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)行程的控制指令，該控制指令可直 接作用于噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置，無需采用比例閥控制器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)轉(zhuǎn)換前后誤差 的產(chǎn)生，能夠滿足船舶對(duì)轉(zhuǎn)舵噴嘴操作的快速性、穩(wěn)定性、精確性要求。因此，本發(fā)明提高了 轉(zhuǎn)舵噴嘴控制的快速性、穩(wěn)定性、精確性。
[0010] 2、本發(fā)明一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法通過比較噴嘴目標(biāo)位 置和噴嘴實(shí)際位置的差值的絕對(duì)值與系統(tǒng)最大允許控制誤差之間的大小關(guān)系，并由該差值 的正負(fù)來控制轉(zhuǎn)舵噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)行程，有效解決了因系統(tǒng)誤差而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)舵噴嘴 不斷抖動(dòng)的問題，有利于保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。因此，本發(fā)明保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明中噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的原理示意圖。
[0012] 圖中：控制指令獲取模塊1、噴嘴位置檢測(cè)模塊2、控制器3、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4、 轉(zhuǎn)舵控制手柄5、轉(zhuǎn)舵噴嘴6。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014] 參見圖1，一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，包括控制指令獲取模塊1、噴嘴 位置檢測(cè)模塊2、控制器3、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4,所述控制指令獲取模塊1的輸入端與轉(zhuǎn)舵 控制手柄5相連接，噴嘴位置檢測(cè)模塊2的輸入端與轉(zhuǎn)舵噴嘴6相連接，控制指令獲取模塊 1、噴嘴位置檢測(cè)模塊2的輸出端均與控制器3的輸入端相連接，控制器3的輸出端通過轉(zhuǎn) 舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4與轉(zhuǎn)舵噴嘴6相連接，且控制指令獲取模塊1、控制器3均為可編程邏輯 控制器。
[0015] 所述控制指令獲取模塊1、控制器3均為力士樂BODAS RC控制器。
[0016] 上述噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法，依次包括以下步驟： 步驟一：控制指令獲取模塊1、噴嘴位置檢測(cè)模塊2分別將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo) 位置數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置數(shù)據(jù)傳輸給控制器3,再由控制器3根據(jù)其接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 計(jì)算出轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大 小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向及行程； 步驟二：控制器3向轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4發(fā)出轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向及行程控制指令， 隨后轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4根據(jù)該控制指令控制轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)。
[0017] 步驟一中，所述根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn) 動(dòng)行程是指： 當(dāng)| e | < E時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴無需運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)|e| > E且e > 0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴上升|e| ; 當(dāng)|e| >E且e<0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴下降|e| ; 其中，E為系統(tǒng)最大允許控制誤差。
[0018] 本發(fā)明的原理說明如下： 本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用隨動(dòng)閉環(huán)控制，系統(tǒng)工作時(shí)，先通過控制指令獲取模塊1從轉(zhuǎn) 舵噴嘴控制手柄獲取噴嘴目標(biāo)位置控制指令，并通過轉(zhuǎn)舵噴嘴位置檢測(cè)模塊2檢測(cè)轉(zhuǎn)舵噴 嘴6的實(shí)際位置，然后由控制器3計(jì)算噴嘴目標(biāo)位置與實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的 正負(fù)和絕對(duì)值大小來確定轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向和行程，發(fā)出對(duì)應(yīng)的噴嘴控制指令，該控 制指令直接作用于轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4,轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4根據(jù)噴嘴控制指令控制轉(zhuǎn)舵 噴嘴6的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)舵噴嘴6快速、穩(wěn)定、精確的控制。
[0019] 實(shí)施例1 : 參見圖1，一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，包括控制指令獲取模塊1、噴嘴位置 檢測(cè)模塊2、控制器3、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4,所述控制指令獲取模塊1的輸入端與轉(zhuǎn)舵控制 手柄5相連接，噴嘴位置檢測(cè)模塊2的輸入端與轉(zhuǎn)舵噴嘴6相連接，控制指令獲取模塊1、噴 嘴位置檢測(cè)模塊2的輸出端均與控制器3的輸入端相連接，控制器3的輸出端通過轉(zhuǎn)舵噴 嘴驅(qū)動(dòng)裝置4與轉(zhuǎn)舵噴嘴6相連接，且控制指令獲取模塊1、控制器3均為力士樂BODAS RC 控制器。
[0020] 上述噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法，依次包括以下步驟： 步驟一：控制指令獲取模塊1、噴嘴位置檢測(cè)模塊2分別將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo) 位置數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置數(shù)據(jù)傳輸給控制器3,再由控制器3根據(jù)其接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 計(jì)算出轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大 小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向及行程，具體是指： 當(dāng)| e | < E時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴無需運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)|e| > E且e > 0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴上升|e| ; 當(dāng)|e| >E且e<0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴下降|e| ; 其中，E為系統(tǒng)最大允許控制誤差； 步驟二：控制器3向轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4發(fā)出轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)方向及行程控制指令， 隨后轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置4根據(jù)該控制指令控制轉(zhuǎn)舵噴嘴6的運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，包括控制指令獲取模塊（1)、噴嘴位置檢測(cè) 模塊（2)、控制器（3)、轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置（4)，其特征在于：所述控制指令獲取模塊（1)、噴 嘴位置檢測(cè)模塊（2)的輸入端分別與轉(zhuǎn)舵控制手柄（5)、轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)相連接，控制指令獲 取模塊（1)、噴嘴位置檢測(cè)模塊（2)的輸出端均與控制器（3)的輸入端相連接，控制器（3)的 輸出端通過轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置（4)與轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)相連接，且控制指令獲取模塊（1)、控制 器（3)均為可編程邏輯控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控 制指令獲取模塊（1)、控制器（3)均為力士樂BODAS RC控制器。
3. -種權(quán)利要求1所述的噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于： 該方法依次包括以下步驟： 步驟一：控制指令獲取模塊（1)、噴嘴位置檢測(cè)模塊（2)分別將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)舵噴嘴 目標(biāo)位置數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置數(shù)據(jù)傳輸給控制器（3 )，再由控制器（3 )根據(jù)其接收到的 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出轉(zhuǎn)舵噴嘴目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)舵噴嘴實(shí)際位置的差值e，并根據(jù)差值e的正負(fù)及 絕對(duì)值大小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)的運(yùn)動(dòng)方向及行程； 步驟二：控制器（3)向轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置（4)發(fā)出轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)的運(yùn)動(dòng)方向及行程控制 指令，隨后轉(zhuǎn)舵噴嘴驅(qū)動(dòng)裝置（4)根據(jù)該控制指令控制轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)的運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種噴水推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)舵噴嘴控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于： 步驟一中，所述根據(jù)差值e的正負(fù)及絕對(duì)值大小確定轉(zhuǎn)舵噴嘴（6)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng) 行程是指： 當(dāng)| e | < E時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴無需運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)|e| > E且e > 0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴上升|e| ; 當(dāng)|e| >E且e<0時(shí)，轉(zhuǎn)舵噴嘴下降|e| ; 其中，E為系統(tǒng)最大允許控制誤差。
【文檔編號(hào)】B63H25/06GK104108461SQ201410311563
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】胡軍, 趙麗雄, 陳利鵬, 池飛飛 申請(qǐng)人:武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司