[发明专利]能够应急避险的水下航行器水平直流舵机控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水下航行器的自主控制领域，具体为一种能够应急避险的水下航行器水平直流舵机控制方法及装置。

背景技术

自主水下航行器作为一种水下自主运载工具，以其大潜深、多用途和智能化等优势，在海底地形地貌探测、海洋工程建设、海洋资源开发、海洋科学探索以及维护国家海洋权益等诸多方面发挥着极其重要的作用。

自主水下航行器通常包含有水平直流舵机和垂直直流舵机，其中水平直流舵机用于自主水下航行器纵向运动的操纵，控制航行器的航行深度、俯仰角和俯仰角速度；垂直直流舵机用于自主水下航行器侧向运动的操纵，控制航行器的航向和偏航角速度。

在通常情况下，舵机作为自主水下航行器控制系统的执行机构，对自主水下航行器的航行起到稳定的操纵作用。但是，当自主水下航行器出现如控制器死机等故障时，就会出现航行超深的现象，容易造成水下航行器扎到海底或者耐压结构遭到破坏而丢失的严重事故。为此，当自主水下航行器出现航行超深现象时，必须对水平直流舵机采取应急避险的控制措施。

现有的水平直流舵机控制采用一个继电器进行切换控制的方式，如附图1所示。当自主水下航行器没有出现超深现象时，继电器不动作，水平直流舵机与控制信号U+和U-相连，其中U+和U-是由舵机控制电路给出的用于控制水平舵机的PWM信号；当自主水下航行器出现航行超深现象时，安装在航行器上的压力开关会输出开关信号，接通继电器的控制线圈，使继电器动作，水平直流舵机与控制信号V+和V-相连，其中V+和V-是由航行器的仪表电池引出的电源，致使水平直流舵机操极限上舵，使自主水下航行器紧急上浮，从而避免自主水下航行器扎到海底或者耐压结构遭到破坏而丢失的严重事故。

但是用继电器进行切换控制存在以下缺点：①继电器动作的可靠性与许多因素有关，一旦继电器出现误动，给自主水下航行器的航行安全带来很大隐患；②舵机的操舵电流一般较大，当继电器进行大电流的切换时，通常会产生电火花，不仅影响继电器的寿命和工作可靠性，而且严重时会影响航行器的电磁兼容性。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的不足，本发明提出了一种能够应急避险的水下航行器水平直流舵机控制方法及装置。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种能够应急避险的水下航行器水平直流舵机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将水下航行器控制系统给出的水平操舵指令经过光电隔离，生成0～5V的PWM控制信号DSP_PWM1；由时钟芯片输出0～5V的具有80％占空比的PWM控制信号NE555_PWM，NE555_PWM信号是水平直流舵机操上舵的控制信号；由压力开关通过自锁电路输出逻辑控制信号JJTCZS，当水下航行器正常工作时，JJTCZS信号为高电平逻辑控制信号，当水下航行器发生超深航行现象时，JJTCZS信号为低电平逻辑控制信号；

步骤2：将DSP_PWM1信号与JJTCZS信号进行逻辑与运算得到与门1信号；将JJTCZS信号进行逻辑非运算后，再和NE555PWM信号进行逻辑与运算得到与门2信号；

步骤3：将与门1信号和与门2信号进行逻辑或运算后，经过光电隔离和驱动放大，得到水平直流舵机的PWM控制信号，对水下航行器的水平直流舵机进行控制。

所述一种能够应急避险的水下航行器水平直流舵机控制装置，其特征在于：包括水下航行器控制系统中的水平直流舵机DSP控制器、555时钟芯片、压力开关、自锁电路以及光电隔离和驱动放大电路；水平直流舵机DSP控制器产生的PWM控制信号经过光电隔离器件后输出0～5V的水平直流舵机PWM控制信号DSP_PWM1；555时钟芯片输出0～5V的具有80％占空比的PWM控制信号NE555_PWM；压力开关输出的信号经过自锁电路输出逻辑控制信号JJTCZS，当水下航行器正常工作时，JJTCZS信号为高电平逻辑控制信号，当水下航行器发生超深航行现象时，JJTCZS信号为低电平逻辑控制信号；逻辑控制信号JJTCZS与水平直流舵机DSP控制器产生的PWM控制信号DSP_PWM1一起输入第一与门运算器；逻辑控制信号JJTCZS通过非门运算器后与时钟芯片的PWM控制信号NE555_PWM一起输入第二与门运算器；第一与门运算器的输出信号与第二与门运算器的输出信号一起输入或门运算器，或门运算器的输出信号经过光电隔离和驱动放大电路后输入水平直流舵机，以控制水平直流舵机的正反转。