數(shù)字式自動操舵儀制造技術(shù)

一種數(shù)字式自動操舵儀，包括用于讀取和解算導航信號并執(zhí)行控制算法的控制器單元，用于接收控制器輸出信號、控制執(zhí)行機構(gòu)動作的輸出控制單元，用于采集舵角信號，送至控制器進行數(shù)據(jù)處理的舵角接口單元；用于將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)工作時需要的各種電壓的供電單元，所述舵角接口單元連接控制器單元，所述自動操舵儀還包括ＧＰＳ接口單元、電羅經(jīng)接口單元、電子羅盤接口單元以及模式轉(zhuǎn)換單元；ＧＰＳ接口單元、電羅經(jīng)接口單元、電子羅盤接口單元連接控制器單元，模式轉(zhuǎn)換單元連接控制器單元。本發(fā)明專利技術(shù)提供一種具有多種導航接口、既可進行組合導航、也可單獨導航、降低成本的數(shù)字式自動操舵儀。

Digital autopilot

A digital autopilot, including for reading and calculation of navigation signal and execute the controller unit for receiving the control algorithm, the controller output signal, the output control unit control actuator, is used for collecting the rudder angle signal sent to the controller to carry out data processing interface unit for the rudder angle; the power supply unit voltage conversion the external power supply voltage when the system is working, the rudder interface unit is connected with the control unit, the autopilot also includes a GPS interface unit, gyrocompass interface unit, electronic compass interface unit and mode conversion unit; GPS interface unit, gyro compass, electronic compass interface unit interface unit is connected to the controller unit, mode conversion the unit is connected to the controller unit. The present invention provides a digital automatic steering apparatus with a variety of navigation interfaces, which can be integrated navigation, navigation, and cost reduction.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及船舶自動控制領(lǐng)域，尤其是一種自動操舵儀。(二)
技術(shù)介紹
自動操舵儀(俗稱"自動舵")是船舶操控系統(tǒng)中的重要設(shè)備， 直接關(guān)系到船舶運營的安全性與經(jīng)濟性。現(xiàn)有自動操舵儀可選擇的導航設(shè)備接口少，用戶不能根據(jù)實際需 求選擇導航方式，且價格較高。(三)
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服已有的操舵儀的導航接口少、不能選擇導航方式、成本 高的不足,本專利技術(shù)提供一種具有多種導航接口、既可進行組合導航、也 可單獨導航、降低成本的數(shù)字式自動操舵儀。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字式自動操舵儀，包括用于讀取和解算導航信號并執(zhí)行控 制算法的控制器單元，用于接收控制器輸出信號、控制執(zhí)行機構(gòu)動作 的輸出控制單元，用于采集舵角信號，送至控制器進行數(shù)據(jù)處理的舵 角接口單元；用于將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)工作時需要的各種電壓 的供電單元，所述舵角接口單元連接控制器單元，所述自動操舵儀還包括GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))接口單元， 用于接收GPS信號，并將GPS信號輸入控制器，供控制器解算；電 羅經(jīng)接口單元，用于接收電羅經(jīng)信號，并將電羅經(jīng)信號輸入控制器， 供控制器解算；電子羅盤接口單元，用于接收電子羅盤信號，并將電子羅盤信號輸入控制器，供控制器解算；模式轉(zhuǎn)換單元，用于在電子 羅盤與GPS組合導航模式、電羅經(jīng)與GPS組合導航模式、隨動模式、 手動模式之間的轉(zhuǎn)換；所述的GPS接口單元、電羅經(jīng)接口單元、電子 羅盤接口單元連接控制器單元，所述的模式轉(zhuǎn)換單元連接控制器單元。進一步，所述的自動操舵儀還包括參數(shù)調(diào)節(jié)單元，用于外部環(huán) 境因素變化時的控制器參數(shù)設(shè)定，所述參數(shù)調(diào)節(jié)單元連接控制器單元。再進一步，所述的自動操舵儀還包括隨動接口單元，用于外部 方向盤或遙控機信號輸入。所述的自動操舵儀還包括人機界面單元，用于航向、舵角的設(shè) 定以及信息的顯示；所述的控制器單元連接人機界面單元。所述的自動操舵儀還包括報警及指示單元，用于偏航報警、左舵與右舵的操舵指示。本專利技術(shù)的技術(shù)構(gòu)思為本專利技術(shù)設(shè)計一種新型的數(shù)字式自動操舵儀， 具備電子羅盤、電羅經(jīng)、GPS三種導航設(shè)備接口，既可進行組合導航， 也可單獨導航，有效提高了船舶自動航行時的航向精度和可靠性高。 同時其人機界面友好，操作方便。該自動操舵機包括控制器單元U1，用于讀取和解算導航信號，執(zhí) 行控制算法，是本控制系統(tǒng)的核心部分；GPS接口單元U2，用于接 收GPS信號，并將GPS信號輸入控制器，供控制器解算；電羅經(jīng)接 口單元U3，用于接收電羅經(jīng)信號，并將電羅經(jīng)信號輸入控制器，供控 制器解算；電子羅盤接口單元U4，用于接收電子羅盤信號，并將電子 羅盤信號輸入控制器，供控制器解算；模式轉(zhuǎn)換單元U5，用于自動l 模式(電子羅盤與GPS組合導航)、自動2模式(電羅經(jīng)與GPS組合 導航)、隨動模式、手動模式的轉(zhuǎn)換。控制器單元U1的控制過程為控制器首先檢測系統(tǒng)處于手動模 式、隨動模式、自動1模式、自動2模式的哪種工作模式，根據(jù)不同 的工作模式執(zhí)行不同的控制過程。若為手動模式，控制器檢測是否有動作信號輸入，如果沒有則不輸出任何控制信號，繼續(xù)檢測；如果有動作信號輸入，判斷左舵還是右舵，根據(jù)判斷輸出相應(yīng)的控制信號， 動作信號取消時，輸出的控制信號隨即停止。若為隨動模式，控制器 檢測實際舵角與設(shè)定舵角，并將兩者比較，看是否一致，如果一致， 則不輸出任何控制信號，繼續(xù)檢測，如果不一致，檢測是左偏差還是 右偏差，輸出相應(yīng)的控制信號，直到兩者一致為止，此時，控制過程結(jié)束。若為自動1模式，控制器檢測電子羅盤與GPS是否都工作正常， 如果都正常，則調(diào)用電子羅盤與GPS組合導航函數(shù)；如果電子羅盤工作正常，GPS工作不正常，則調(diào)用電子羅盤導航函數(shù)，同時顯示GPS 無效；如果電子羅盤工作不正常，GPS工作正常，則調(diào)用GPS導航函 數(shù)，同時顯示電子羅盤無效；如果都不正常，則提示無導航信號。若 為自動2模式，控制器檢測電羅經(jīng)與GPS是否都工作正常，如果都工 作正常，則調(diào)用電羅經(jīng)與GPS組合導航函數(shù)；如果電羅經(jīng)工作正常， GPS工作不正常，則調(diào)用電羅經(jīng)導航函數(shù)，同時顯示GPS無效；如果 電羅經(jīng)工作不正常，GPS工作正常，則調(diào)用GPS導航函數(shù)，同時顯示 電羅經(jīng)無效；如果都不正常，則提示無導航信號。本專利技術(shù)的有益效果主要表現(xiàn)在1、包含多種導航設(shè)備接口，既可 進行組合導航，也可單獨導航；2、降低了成本；3、有效提高了船舶 自動航行時的航向精度和可靠性高；4、人機界面友好，操作方便。 附圖說明圖1是本專利技術(shù)數(shù)字式自動操舵儀的原理結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本專利技術(shù)數(shù)字式自動操舵儀的系統(tǒng)原理圖。 圖3是本專利技術(shù)數(shù)字式自動操舵儀的控制流程圖。 具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步描述。參照圖1， 一種數(shù)字式自動操舵儀，包括用于讀取和解算導航信 號并執(zhí)行控制算法的控制器單元U1，用于接收控制器輸出信號、控 制執(zhí)行機構(gòu)動作的輸出控制單元U2，用于采集舵角信號，送至控制器 進行數(shù)據(jù)處理的舵角接口單元U12;用于將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng) 工作時需要的各種電壓的供電單元U13，所述舵角接口單元U12連接 控制器單元U1，所述自動操舵儀還包括GPS接口單元U2，用于接 收GPS信號，并將GPS信號輸入控制器，供控制器解算；電羅經(jīng)接 口單元U3，用于接收電羅經(jīng)信號，并將電羅經(jīng)信號輸入控制器，供控 制器解算；電子羅盤接口單元U4，用于接收電子羅盤信號，并將電子 羅盤信號輸入控制器，供控制器解算；模式轉(zhuǎn)換單元U5，用于在電 子羅盤與GPS組合導航模式、電羅經(jīng)與GPS組合導航模式、隨動模 式、手動模式之間的轉(zhuǎn)換；所述的GPS接口單元U3、電羅經(jīng)接口單 元U4、電子羅盤接口單元U5連接控制器單元Ul，所述的模式轉(zhuǎn)換 單元U5連接控制器單元Ul 。所述的自動操舵儀還包括參數(shù)調(diào)節(jié)單元U7，用于外部環(huán)境因素 變化時的控制器參數(shù)設(shè)定，所述參數(shù)調(diào)節(jié)單元U7連接控制器單元Ul 。所述的自動操舵儀還包括隨動接口單元UIO，用于外部方向盤 或遙控機信號輸入；人機界面單元U9，用于航向、舵角的設(shè)定以及信 息的顯示；所述的控制器單元U1連接人機界面單元U9。所述的自動操舵儀還包括報警及指示單元Ull，用于偏航報警、左舵與右舵的 操舵指示。本實施例的自動操舵機還包括NMEA(National Marine Electronics Association,美國國家航海電子協(xié)會)輸出單元U8，用于將自動操 舵儀工作狀態(tài)、操舵信息以NMEA0183格式傳給船橋系統(tǒng)或者VDR (Voyage Data Recorder,航行數(shù)據(jù)記錄儀)。所述供電單元U13將外 部24V直流輸入，經(jīng)穩(wěn)壓、濾波處理后供給DC/DC模塊，轉(zhuǎn)出+ 12V、 + 5V等工作電壓。控制器單元U1，用于讀取和解算導航信號，執(zhí)行控制算法。由嵌 入式控制器(MCU)、晶振、起振電容、上拉電阻、復位按鈕組成。 電容接晶振兩端后與控制器的晶振輸入引腳連接，復位按鈕一端接控 制器的reset引腳，另一端接地，電阻的一端接控制器reset引腳，另 一端接5V電源。GPS接口單元U2由RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，雙向緩沖寄存器，光 電耦合器組成。GPS信號接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，由其輸出 端經(jīng)雙向緩沖寄存本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種數(shù)字式自動操舵儀，包括用于讀取和解算導航信號并執(zhí)行控制算法的控制器單元，用于接收控制器輸出信號、控制執(zhí)行機構(gòu)動作的輸出控制單元，用于采集舵角信號，送至控制器進行數(shù)據(jù)處理的舵角接口單元；用于將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)工作時需要的各種電壓的供電單元，所述舵角接口單元連接控制器單元，其特征在于：所述自動操舵儀還包括：ＧＰＳ接口單元，用于接收ＧＰＳ信號，并將ＧＰＳ信號輸入控制器，供控制器解算；電羅經(jīng)接口單元，用于接收電羅經(jīng)信號，并將電羅經(jīng)信號輸入控制器，供控制器解算 ；電子羅盤接口單元，用于接收電子羅盤信號，并將電子羅盤信號輸入控制器，供控制器解算；模式轉(zhuǎn)換單元，用于在電子羅盤與ＧＰＳ組合導航模式、電羅經(jīng)與ＧＰＳ組合導航模式、隨動模式、手動模式之間的轉(zhuǎn)換；所述的ＧＰＳ接口單元、電 羅經(jīng)接口單元、電子羅盤接口單元連接控制器單元，所述的模式轉(zhuǎn)換單元連接控制器單元。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞立，封浩，熊遠生，徐建明，何偉，滕游，馮遠靜，宋鉷，
申請(專利權(quán))人：浙江工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：86[中國|杭州]