[发明专利]一种舰载稳定平台实验系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种舰载稳定平台实验系统，包括操作台、舰载稳定平台和船舶三自由度运动仿真平台。本发明能完整地模拟舰载平台在不同海洋环境下舰船上的真实工作状态，因此能够用于舰载平台稳定控制算法的实验验证。本发明通过模拟实船实验进行舰载稳定平台的实验研究，可节省舰载稳定平台的开发成本，缩短舰载稳定平台的开发周期。本发明中的舰载稳定平台能够补偿船舶在不同海洋环境下的横摇、纵摇与升沉三个自由度的运动，为舰船上的各种作业提供相对稳定的作业环境，优于现有的仅能补偿船舶升沉运动的波浪补偿装置和仅能补偿船舶横摇与纵摇运动的两个自由度的稳定平台。本发明具有灵活、友好的人机交互界面，便于用户顺利地进行实验操作。

主权项

1.一种舰载稳定平台实验系统，其特征在于：包括操作台(9)、舰载稳定平台和船舶三自由度运动仿真平台；所述的舰载稳定平台包括舰载平台控制器(1)、直流电机驱动器一(3)、舰载平台(5)和传感器一(7)；所述的船舶三自由度运动仿真平台包括船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)、直流电机驱动器二(4)、船舶三自由度运动模拟装置(6)和传感器二(8)；所述的操作台(9)的输出端分别与舰载平台控制器(1)和船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)的输入端连接，且其输入端分别与传感器一(7)和传感器二(8)的输出端连接；所述的舰载平台控制器(1)的另两个输入端分别与传感器一(7)和传感器二(8)的输出端连接，且其输出端与直流电机驱动器一(3)的输入端连接；所述的直流电机驱动器一(3)的输出端与舰载平台(5)的输入端连接；所述的舰载平台(5)的输出端与传感器一(7)的输入端连接，且舰载平台(5)整体固定在船舶三自由度运动模拟装置(6)上，随船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动而运动；所述的船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)的输出端与直流电机驱动器二(4)的输入端连接，且其另一个输入端与传感器二(8)的输出端连接；所述的直流电机驱动器二(4)的输出端与船舶三自由度运动模拟装置(6)的输入端连接；所述的船舶三自由度运动模拟装置(6)的输出端与传感器二(8)的输入端连接；所述的操作台(9)通过串口线分别与舰载平台控制器(1)、船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)、传感器一(7)和传感器二(8)进行数据交换；操作台(9)向舰载平台控制器(1)发送操作信号和舰载平台控制器(1)的设计参数，所述的操作信号包括实验开始信号、舰载平台控制器(1)工作情况选择信号和舰载平台(5)控制方案选择信号；操作台(9)向船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)发送实验开始信号、船型参数和海况参数；操作台(9)接收来自传感器一(7)的舰载平台(5)运动状态和来自传感器二(8)的船舶三自由度运动模拟装置(6)运动状态；所述的舰载平台控制器(1)工作情况选择信号包括舰载平台控制器(1)工作和不工作两种情况；用户通过操作台(9)设置工作情况选择信号实现这两种情况的选择；在舰载平台控制器(1)工作情况下，舰载平台控制器(1)接收来自操作台(9)的操作信号和舰载平台控制器(1)的设计参数，并通过直流电机驱动器一(3)对舰载平台(5)实施控制；在舰载平台控制器(1)不工作情况下，舰载平台控制器(1)不对舰载平台(5)进行控制，舰载平台(5)随船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动而运动；所述的船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)接收来自操作台(9)的操作信号、船型参数和海况参数，通过船舶三自由度运动模块和海洋环境模块，计算出船舶三自由度运动状态，并通过直流电机驱动器二(4)控制船舶三自由度运动模拟装置(6)运动，模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动；传感器二(8)固定在船舶三自由度运动模拟装置(6)上，检测船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动状态，并将其传送给船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)、舰载平台控制器(1)和操作台(9)；船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)接收来自传感器二(8)的船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动状态，生成对船舶三自由度运动模拟装置(6)进行控制的控制信号，并传输给直流电机驱动器二(4)；直流电机驱动器二(4)接收来自船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)的控制信号，控制船舶三自由度运动模拟装置(6)动作，使船舶三自由度运动模拟装置(6)真实地模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动；传感器一(7)固定在舰载平台(5)上，检测舰载平台(5)的运动状态，并将其传送给舰载平台控制器(1)和操作台(9)；舰载平台控制器(1)接收来自传感器一(7)的舰载平台(5)运动状态信号和来自传感器二(8)的船舶三自由度运动模拟装置(6)运动状态信号，根据拟实验验证的控制方案，生成使舰载平台(5)稳定的控制信号，并传输给直流电机驱动器一(3)；直流电机驱动器一(3)接收来自舰载平台控制器(1)的控制信号，控制舰载平台(5)，以使其在船舶三自由度运动模拟装置(6)的摇荡运动下仍能保持平稳；操作台(9)在VC开发平台下实现各种指令的设定、参数的传输、实验结果的显示与存档，所述的指令包括实验结束指令、继续实验指令、舰载平台控制器(1)的工作情况更改指令、船型参数更改指令、海况参数更改指令；所述的参数包括舰载平台控制器(1)的设计参数、船型参数和海况参数；在进行舰载稳定平台控制算法实验验证的过程中，用户根据实验需求，通过操作台(9)设定相应的各种指令和参数，相应地分别发送给舰载平台控制器(1)和船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)；操作台(9)接收来自传感器一(7)的舰载平台(5)的运动状态和来自传感器二(8)的船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动状态，并进行显示，便于进行下一步的深入分析研究。