船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制裝置及控制方法，特別涉及一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置以及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段的船舶操控主要還是靠人工，需要海員時(shí)刻不離操控臺(tái)，需要額外的船員；時(shí)間過長(zhǎng)后，海員容易產(chǎn)生疲勞，存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置。
[0004]本發(fā)明提供:一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其包括:
船舶操控臺(tái)，用于輸入手動(dòng)預(yù)定值，并手動(dòng)控制檔位以及方向盤；
遠(yuǎn)程操控裝置，用于輸入遠(yuǎn)程預(yù)定值，遠(yuǎn)程控制檔位以及方向盤；
控制裝置，分別控制檔位和方向盤；
反饋裝置，用于實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的數(shù)據(jù)；
控制系統(tǒng)，接收兩路預(yù)定值，并通過將反饋裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)與輸入的預(yù)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果使控制裝置控制檔位和方向盤動(dòng)作，直到檢測(cè)的數(shù)據(jù)與預(yù)定值的比較結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，
所述控制系統(tǒng)還設(shè)有用于識(shí)別船舶操控臺(tái)控制或遠(yuǎn)程操控裝置控制的識(shí)別單元以及用于在自動(dòng)控制狀態(tài)下，防止船舶操控臺(tái)誤操作的誤操作復(fù)位單元。
[0005]所述控制裝置包括:
電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)，分別控制檔位和方向盤；
電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，接收控制系統(tǒng)輸出的脈沖信號(hào)并控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度；
DSP控制板，接收預(yù)定位置信號(hào)、反饋信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算，輸出相應(yīng)的PWM波形，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行控制。
[0006]所述反饋裝置為電位器或編碼器，電位器或編碼器為2個(gè)，分別與檔位和方向盤連接。
[0007]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有無人駕駛接入端口。
[0008]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有在手動(dòng)控制狀態(tài)下，用于識(shí)別檔位以及方向盤與遠(yuǎn)程控制裝置的位置是否一致的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)單元。
[0009]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有用于一鍵切換自動(dòng)控制狀態(tài)和手動(dòng)控制狀態(tài)的切換單元。
[0010]本發(fā)明還提供了一種基于上述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置的控制方法，其特征在于:其步驟如下:
第一步，通過船舶操控臺(tái)或遠(yuǎn)程操控裝置輸入預(yù)定值； 第二步，反饋裝置實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的位置數(shù)據(jù)；
第三步，通過將位置數(shù)據(jù)與預(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)比較值在誤差范圍之外時(shí)，將比較值通過模糊PID控制算法得出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)角度，則通過控制裝置控制檔位和方向盤運(yùn)動(dòng)；
第四步，循環(huán)進(jìn)行第二步和第三步直到比較值在誤差范圍之內(nèi)時(shí)，停止控制裝置的工作。
[0011 ] 第三步中，位置數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后與預(yù)定值進(jìn)行比較。
[0012]本發(fā)明提供兩種手自動(dòng)切換方式，危機(jī)情況一鍵切換手動(dòng)，完全無障礙的手動(dòng)操控，在船舶操控臺(tái)與遠(yuǎn)程控制下，都可以實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到遠(yuǎn)程、遠(yuǎn)程到手動(dòng)的切換。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其包括:
船舶操控臺(tái)2，用于輸入手動(dòng)預(yù)定值，并手動(dòng)控制檔位以及方向盤；
遠(yuǎn)程操控裝置1，用于輸入遠(yuǎn)程預(yù)定值，遠(yuǎn)程控制檔位以及方向盤；
控制裝置，分別控制檔位和方向盤；
反饋裝置6，用于實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的數(shù)據(jù)；
控制系統(tǒng)3，接收兩路預(yù)定值，并通過將反饋裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)與輸入的預(yù)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果使控制裝置控制檔位和方向盤動(dòng)作，直到檢測(cè)的數(shù)據(jù)與預(yù)定值的比較結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，
所述控制系統(tǒng)3還設(shè)有用于識(shí)別船舶操控臺(tái)控制或遠(yuǎn)程操控裝置控制的識(shí)別單元以及用于在自動(dòng)控制狀態(tài)下，防止船舶操控臺(tái)誤操作的誤操作復(fù)位單元，
通過誤操作復(fù)位單元，在自動(dòng)控制狀態(tài)下，使得由于船員誤操作引起的操控桿移動(dòng)，會(huì)在l_3s內(nèi)自動(dòng)復(fù)位至遠(yuǎn)程操控裝置預(yù)設(shè)位置。
[0016]所述控制裝置包括:
電機(jī)5，兩個(gè)電機(jī)，分別控制檔位和方向盤；電機(jī)通過帶動(dòng)傳動(dòng)輪7分別控制檔位和方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]電機(jī)驅(qū)動(dòng)板4，接收控制系統(tǒng)輸出的脈沖信號(hào)并控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度， DSP控制板，接收預(yù)定位置信號(hào)、反饋信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算，輸出相應(yīng)的PWM波形，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行控制。
[0018]所述反饋裝置6為電位器或編碼器，電位器或編碼器為2個(gè)，分別與檔位和方向盤連接，使用高精度的伺服電機(jī)與測(cè)量元件(電位器)，實(shí)現(xiàn)對(duì)檔位、油門、方向盤的精確控制；在控制精度、響應(yīng)速度上由于人工操控；也可實(shí)現(xiàn)集成化遠(yuǎn)程控制，在做別的工作時(shí)，仍然能都對(duì)船舶進(jìn)行操控，節(jié)省人力。
[0019]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有無人駕駛接入端口，提供無人駕駛儀端口，接入后，可實(shí)現(xiàn)無人駕駛。
[0020]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有在手動(dòng)控制狀態(tài)下，用于識(shí)別檔位以及方向盤與遠(yuǎn)程控制裝置的位置是否一致的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)單元，在由手動(dòng)控制切換自動(dòng)控制工程中，會(huì)提示“進(jìn)行遠(yuǎn)程操控桿校準(zhǔn)”，遠(yuǎn)程位置與船舶操控臺(tái)當(dāng)前位置不相同，則無法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；直至遠(yuǎn)程位置與船舶操控臺(tái)位置相同，遠(yuǎn)程控制切換成功。
[0021]所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有用于一鍵切換自動(dòng)控制狀態(tài)和手動(dòng)控制狀態(tài)的切換單元，提供兩種手自動(dòng)切換方式，危機(jī)情況一鍵切換手動(dòng)，完全無障礙的手動(dòng)操控。在船舶操控臺(tái)與遠(yuǎn)程控制下，都可以實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到遠(yuǎn)程、遠(yuǎn)程到手動(dòng)的切換。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種基于上述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置的控制方法，其特征在于:其步驟如下:
第一步，通過船舶操控臺(tái)或遠(yuǎn)程操控裝置輸入預(yù)定值；通過選擇模式，選擇手動(dòng)操控模式或自動(dòng)操控模式，當(dāng)手動(dòng)操控模式時(shí)，則通過船舶操控臺(tái)輸入操作預(yù)定值，而當(dāng)采用自動(dòng)操控模式時(shí)，則通過遠(yuǎn)程操控裝置輸入預(yù)定值。
[0023]第二步，反饋裝置實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的位置數(shù)據(jù)，電位器通過實(shí)時(shí)傳輸當(dāng)前檔位和方向盤的位置，并以電壓的形式傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。
[0024]第三步，通過將位置數(shù)據(jù)與預(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)比較值在誤差范圍之外時(shí)，位置數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后與預(yù)定值進(jìn)行比較，將比較值通過模糊PID控制算法得出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)角度，則通過控制裝置控制檔位和方向盤運(yùn)動(dòng)；
第四步，循環(huán)進(jìn)行第二步和第三步直到比較值在誤差范圍之內(nèi)時(shí)，停止控制裝置的工作。
[0025]實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于:其包括: 船舶操控臺(tái)，用于輸入手動(dòng)預(yù)定值，并手動(dòng)控制檔位以及方向盤； 遠(yuǎn)程操控裝置，用于輸入遠(yuǎn)程預(yù)定值，遠(yuǎn)程控制檔位以及方向盤； 控制裝置，分別控制檔位和方向盤； 反饋裝置，用于實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的數(shù)據(jù)； 控制系統(tǒng)，接收兩路預(yù)定值，并通過將反饋裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)與輸入的預(yù)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果使控制裝置控制檔位和方向盤動(dòng)作，直到檢測(cè)的數(shù)據(jù)與預(yù)定值的比較結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)， 所述控制系統(tǒng)還設(shè)有用于識(shí)別船舶操控臺(tái)控制或遠(yuǎn)程操控裝置控制的識(shí)別單元以及用于在自動(dòng)控制狀態(tài)下，防止船舶操控臺(tái)誤操作的誤操作復(fù)位單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括: 電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)，分別控制檔位和方向盤； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，接收控制系統(tǒng)輸出的脈沖信號(hào)并控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度； DSP控制板，接收預(yù)定位置信號(hào)、反饋信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算，輸出相應(yīng)的PWM波形，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述反饋裝置為電位器或編碼器，電位器或編碼器為2個(gè)，分別與檔位和方向盤連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有無人駕駛接入端口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有在手動(dòng)控制狀態(tài)下，用于識(shí)別檔位以及方向盤與遠(yuǎn)程控制裝置的位置是否一致的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)單元。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)有用于一鍵切換自動(dòng)控制狀態(tài)和手動(dòng)控制狀態(tài)的切換單元。7.一種基于上述權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置的控制方法，其特征在于:其步驟如下: 第一步，通過船舶操控臺(tái)或遠(yuǎn)程操控裝置輸入預(yù)定值； 第二步，反饋裝置實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的位置數(shù)據(jù)； 第三步，通過將位置數(shù)據(jù)與預(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)比較值在誤差范圍之外時(shí)，將比較值通過模糊PID控制算法得出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)角度，則通過控制裝置控制檔位和方向盤運(yùn)動(dòng)； 第四步，循環(huán)進(jìn)行第二步和第三步直到比較值在誤差范圍之內(nèi)時(shí)，停止控制裝置的工作。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，第三步中，位置數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后與預(yù)定值進(jìn)行比較。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船用手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制裝置及控制方法，其包括：船舶操控臺(tái)，用于輸入手動(dòng)預(yù)定值，并手動(dòng)控制檔位以及方向盤；遠(yuǎn)程操控裝置，用于輸入遠(yuǎn)程預(yù)定值，遠(yuǎn)程控制檔位以及方向盤；控制裝置，分別控制檔位和方向盤；反饋裝置，用于實(shí)時(shí)反饋檔位以及方向盤的數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)，接收兩路預(yù)定值，并通過將反饋裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)與輸入的預(yù)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果使控制裝置控制檔位和方向盤動(dòng)作，直到檢測(cè)的數(shù)據(jù)與預(yù)定值的比較結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，提供兩種手自動(dòng)切換方式，危機(jī)情況一鍵切換手動(dòng)，完全無障礙的手動(dòng)操控，在船舶操控臺(tái)與遠(yuǎn)程控制下，都可以實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到遠(yuǎn)程、遠(yuǎn)程到手動(dòng)的切換。
【IPC分類】G05D1/00
【公開號(hào)】CN104881024
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321738
【發(fā)明人】馬賽男, 毛坤宇, 何旭東, 韓志豪, 杜葉挺
【申請(qǐng)人】浙江嘉藍(lán)海洋電子有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日