一种反馈驱动控制机构的制作方法

专利检索2026-02-12  0


本发明涉及一种控制机构,具体涉及一种反馈驱动控制机构。


背景技术:

1、自动操舵仪是控制舰船航行重要设备。无论舵角随动、航向自动、迹向自动、航迹自动,都是反馈控制系统。随动操舵有一个舵角反馈回路,要真实检测自动操舵仪控制性能,必须构成舵角反馈工作环境。

2、国内外主要的舰船操控仪舵角反馈驱动控制机构已经向着集成化、智能化方向发展,可同时测试随动舵角指令精度与一致性检查;

3、为客观评价各个厂家设计的自动操舵仪性能,需要对各个厂家研制的自动操舵仪舵角进行测试。国内外测试自动操舵仪测试性能的基本方法,都是在陆地上搭建操舵仪舵角反馈驱动控制机构测试系统,无实船参与下,模拟各种操舵控制环境,测试操舵仪舵角控制效果。


技术实现思路

1、本发明涉及的反馈驱动控制机构主要应用对象是舰船上的舵机,用于测试自动操舵仪控制性能。能够快速准确模拟两个舵叶的运行并驱动操控仪舵角的一种反馈装置。

2、为实现上述目的而采取的技术方案是,一种反馈驱动控制机构,包括支腿、安装板一、步进电机、导轮、安装板二、侧面板、上支腿、编码器、控制板、开关电源、电源开关、连接器(12)、步进电机驱动器、l型板、控显器,四个所述支脚安装于安装板一和安装板二之间,所述安装板二侧边部设置有侧面板和上支腿,安装板二上分布安装有编码器、控制板、开关电源、电源开关、连接器、步进电机驱动器、l型板、控显器,所述控制板接收操控仪指令控制箱的舵角指令信号,同时接受指令控制箱输出的舵机机组启停控制触点信号,模拟机组启停。

3、进一步的,所述控显器,用于显示输入的舵角指令,模拟的反馈舵角,以及各种报警信息。

4、进一步的,可以模拟舵的随动操舵过程:接收舵角指令,通过步进电机驱动操控仪舵角反馈机构的输入轴,形成操控仪的舵角反馈信号,并通过高精度角度编码器采集实际反馈机构轴角,与指令舵角比较,存在差值时,驱动步进电机运动,使实际舵角跟随指令舵角变化。

5、进一步的,用步进电机驱动舵角反馈机构,舵角反馈机构的轴下伸与从反馈驱动控制机构底板上的伸出的步进电机轴用联轴节直接固联,保证驱动控制精度。

6、进一步的,所述编码器采集实际舵角,为提高采集精度,步进电机轴与旋转编码器之间采用1:4的传动比,步进电机轴转1圈,旋转编码器轴转4圈,传动方式采用皮带传动,避免了空回误差

7、一种反馈驱动控制机构采用了现代微电子技术和传感技术,能够快速准确模拟两个舵叶的运行并驱动操控仪舵角的一种反馈装置。解决了不用上实船,在陆面即可测试自动操舵仪控制性能的问题,系统采用的stm32f105单片机为核心的嵌入式软、硬件设计方案,完成舵角指令采集、旋转编码器数据采集、步进电机转动控制、按键读取、数据显示、触摸报警项输入、can通讯、串口与主机通讯等功能。提高了系统的数据处理能力和速度,为系统的功能扩展和性能升级提供了良好的基础。控显器与反馈控制机构的组合采取松散式的机械连接(固定)结构,并可以在反馈控制机构的四个方位上不需要专用工具的自锁式拔插连接。

8、与现有技术相比本发明具有以下优点:

9、1)直观的操作方式,只需开机上电,自动接收、上传数据;

10、2)控制精度高:

11、舵角驱动控制最小步距角:<0.01度

12、舵角采集精度:0.1度

13、3)控显器采用标准的spi串口屏,友好的显示界面,对操作结果及中间过程更直观,操作简便;

14、4)能适应多种型号操舵仪的安装,用于驱动反馈机构运动,模拟实船舵角反馈机构环境,并提供精确的舵角基准值;

15、5)控显器与反馈驱动控制机构四个方位自由组合结构可以方便地满足实际作业的习惯;

16、6)对比操舵仪输出数据和模拟系统计算数据,检查操舵仪输出信息的正确性;

17、7)记录操舵仪工作过程中的相关数据,形成测试数据记录文件。提供操舵仪各种操舵功能性能分析,形成数据报表。



技术特征:

1.一种反馈驱动控制机构,其特征在于:包括支腿(1)、安装板一(2)、步进电机(3)、导轮(4)、安装板二(5)、侧面板(6)、上支腿(7)、编码器(8)、控制板(9)、开关电源(10)、电源开关(11)、连接器(12)、步进电机驱动器(13)、l型板(14)、控显器(15),四个所述支脚(1)安装于安装板一(2)和安装板二(5)之间,所述安装板二(5)侧边部设置有侧面板(6)和上支腿(7),安装板二(5)上分布安装有编码器(8)、控制板(9)、开关电源(10)、电源开关(11)、连接器(12)、步进电机驱动器(13)、l型板(14)、控显器(15),所述控制板(9)接收操控仪指令控制箱的舵角指令信号,同时接受指令控制箱输出的舵机机组启停控制触点信号,模拟机组启停。

2.根据权利要求1所述的一种反馈驱动控制机构,其特征在于:所述控显器(15),用于显示输入的舵角指令,模拟的反馈舵角,以及各种报警信息。

3.根据权利要求1所述的一种反馈驱动控制机构,其特征在于:可以模拟舵的随动操舵过程:接收舵角指令,通过步进电机驱动操控仪舵角反馈机构的输入轴,形成操控仪的舵角反馈信号,并通过高精度角度编码器采集实际反馈机构轴角,与指令舵角比较,存在差值时,驱动步进电机运动,使实际舵角跟随指令舵角变化。

4.根据权利要求1所述的一种反馈驱动控制机构,其特征在于:用步进电机驱动舵角反馈机构,舵角反馈机构的轴下伸与从反馈驱动控制机构底板上的伸出的步进电机轴用联轴节直接固联,保证驱动控制精度。

5.根据权利要求1所述的一种反馈驱动控制机构,其特征在于:所述编码器(8)采集实际舵角,为提高采集精度,步进电机轴与旋转编码器之间采用1:4的传动比,步进电机轴转1圈,旋转编码器轴转4圈,传动方式采用皮带传动,避免了空回误差。


技术总结
本发明公开了一种反馈驱动控制机构,是应用现代微电子技术和传感技术,能够快速准确地检测舵叶实际角度、模拟舵叶的运行并驱动操控仪的舵角的一种反馈装置。它利用传感技术,接收舵角指令,通过步进电机驱动操控仪舵角反馈机构的输入轴,形成操控仪的舵角反馈信号,并通过高精度角度编码器采集实际反馈机构轴角,与指令舵角比较,存在差值时,驱动步进电机运动,使实际舵角跟随指令舵角变化。同时高精度的舵角采集值也提供给系统模拟主机,作为舰船运动模拟的舵角输入量。

技术研发人员:倪晓宇,吴庆杨,洪秀冬,曹鑫帅
受保护的技术使用者:江西中船航海仪器有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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