[发明专利]一种船舶三轴摇摆试验台的测控系统及测控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测控系统及其测控方法，尤其涉及一种专用于船舶三轴摇摆试验台的测控系统及其测控方法。

背景技术

船舶三轴摇摆试验台是对船载仪器与电子设备进行可靠性测试的关键设备，可用于模拟船舶在海上复杂海况条件下，横摇、纵摇、艏摇三种摇摆姿态的复现；海上船舶的三轴自由度摇摆，其摇摆幅度、摇摆周期均受风浪流海况的不同而不同，如线性摇摆、正弦摇摆、随机摇摆等；目前的摇摆试验技术主要集中在简单摇摆方式控制及复现功能的实现上，而缺乏便捷的任意摇摆归位精确控制能力和多功能的测控智能实现；

中国专利201120523785.2公开了一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统，采用液压系统作为执行机构，在每个液压伸缩机构上均装有传感器与控制器连接，每个传感器检测到的液压杆伸缩信息进行变送处理后送控制器进而实现六自由度摇摆台的摇摆姿态控制；这种测控方法的主要缺点是检测信息数据多处理量大，摇摆控制难度复杂，在每个自由度上停摆归位能力受限；

中国专利200910046270.5公开了一种三轴摇摆模拟试验装置，该装置采用曲柄摇杆机构实现摇摆的复现，整体控制系统采用开环控制，通过手动控制变频电机系统的方式改变摇摆周期，摆幅显示装置采用机械刻度加指针的方式；这种摇摆装置的主要缺点是摇摆模式受限只能复现正弦摇摆，且单轴停摆或停车后通过观察指针位置判断摇摆角度偏差采用手动方式转动手摇装置归位，智能化水平低。

发明内容

本发明为了提高船舶三轴摇摆试验台的检测与控制能力，提供一种结构简单三轴摇摆试验台测控系统及测控方法；该装置能够在三轴摇摆试验台进行摇摆测试时，实时获得摇摆信息，并经过分析可进行摇摆模式控制和任意归位的控制，同时，及时将摇摆姿态信息实时存储并显示反馈给操作者；

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种船舶三轴摇摆试验台的测控系统，包括数据采集与处理模块、任意摇摆控制模块、任意归位控制模块、摇摆状态显示与参数设定模块；所述数据采集与处理模块的输入端与三轴摇摆试验台相连接，输出端分别与摇摆状态显示与参数设定模块的输入端、任意摇摆控制模块的输入端、任意归位控制模块的输入端相连接，将采集到角速度和加速度分析处理后分别传输到摇摆状态显示与参数设定模块、任意摇摆控制模块、任意归位控制模块；任意摇摆控制模块的输出端与三轴摇摆试验台上的电机执行系统相连接，任意摇摆控制模块的输入端还连接摇摆状态显示与参数设定模块的输出端，分别接收数采集与处理模块、摇摆状态显示与参数设定模块的信息，控制电机执行系统的摇摆；任意归位控制模块的输入端连接摇摆状态显示与参数设定模块的输出端，输出端连接电机执行系统，接收摆状态显示与参数设定模块、数据采集与处理模块的信息，并控制电机执行系统的归位；

进一步的，所述数据采集与处理模块包括用于采集三轴加速度的三轴加速度传感器、用于采集三轴角速度的三轴角速度传感器及信息融合单元；所述信息融合单元，用于将加速度、角速度分析、处理，融合成角度信息，并将该信息分别输送给摇摆状态显示与参数设定模块、任意摇摆控制模块、任意归位控制模块；

进一步的，所述信息融合单元包括三角关系变换器、加法器、比例放大器、积分运算器及第一比较器；所述三角关系变换器的输入端连接三轴加速度传感器，输出端连接第一比较器，接收三轴加速度传感器的加速度信号，并将该信号转换成角度误差信号传送给第一比较器；比例放大器的输入算与第一比较器连接，输出端与加法器连接，接收第一比较器传送的角度误差信号，并将该角度误差信号进行一定比例的放大后传送给加法器；加法器的输入端与三轴角速度传感器连接，输出端与积分运算器连接，接收三轴角速度传感器的角速度信号，并将该信号与比例放大器的信号融合后发送给积分运算器；积分运算器将接收的信号经过积分计算后得到融合修正后的角度信号，并将该角度信号一方面重新输送给第一比较器，另一方面输送给摇摆状态显示与参数设定模块、任意摇摆控制模块、任意归位控制模块；

进一步的，所述摇摆状态显示与参数设定模块设有用于设定归位位置的归位位置设定单元、用于设定摇摆周期的摇摆周期设定单元、用于设定摇摆幅度的摇摆幅度设定单元、用于设定摇摆模式的摇摆模式设定单元及摇摆状态显示单元；所述摇摆状态显示单元连接数据采集与处理模块；所述摇摆周期设定单元、摇摆幅度设定单元、摇摆模式设定单元分别连接任意摇摆控制模块；所述归位位置设定单元连接任意归位控制模块；