一种舰载稳定平台实验系统及其工作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种舰载稳定平台实验系统及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及舰船及海洋工程领域的装备技术，特别是一种舰载稳定平台实验系统及其工作方法，可用于模拟船舶在不同海洋环境下的三自由度运动(横摇、纵摇与升沉)，也可用于在实验室实现舰载稳定平台控制算法的实验验证。
【背景技术】
[0002]海洋环境会对舰船的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉六个自由度的运动产生干扰，给舰船上的正常作业(如:舰载直升机的起降安全、舰载激光武器的发射精度以及舰船海上补给作业等)带来严重影响;其中横荡、纵荡和艏摇运动可以通过动力定位系统来控制，而横摇、纵摇和升沉运动则需要在舰船上安装稳定平台，从而保证舰船上的作业能够在一个相对稳定的环境中正常进行。舰载稳定平台可以提高舰船相关作业的安全性和可靠性，具有巨大的工程意义，在当今军事装备发展中，对海上作战能力的提高也具有十分重要的现实意义。
[0003]中国专利cn204188962 u公开了一种舰载稳定平台试验装置的详细机械结构，但是不包括具体的舰载平台的稳定控制系统。中国专利cn 103979419 a公开了一种应用于深水作业起重机、深水作业绞车、救生艇收放装置等的主动式波浪补偿控制系统及方法，通过液压驱动系统来控制上述装置的卷筒动作，控制深水作业装置或救生艇入水或出水过程，可提高海上起吊作业的安全性和平稳性，但是其只考虑了船舶的升沉运动，对横摇和纵摇运动未进行补偿。中国专利cn 104925232 a公开了一种六自由度的舰载直升机稳定平台，能够实现舰载平台的六自由度运动补偿。上述后两专利均没有相应的运动模拟装置，不能模拟船舶在不同海洋环境中的运动状态，因此不能提供对舰载平台稳定控制器进行实验室验证的实验环境。
[0004]船舶重工集团公司723所张鹏在《舰船电子对抗》vol.29，n0.3(2006年第3期)上发表的题为“舰载摄像稳定平台的设计”的论文，设计了一种能够补偿舰船横摇和纵摇运动的稳定平台，能够快速准确地消除船体摇摆，使安装在稳定平台上的摄像机在船上始终保持水平，但是该稳定平台仅能搭载摄像机，且未考虑船舶的升沉运动的影响。大连海事大学刘加富的硕士学位论文“基于模糊pid控制的船载稳定平台”(2008年)设计了船载稳定平台模糊pid控制器，补偿船舶的横摇和纵摇双自由度运动，但是其亦未考虑船舶升沉运动的影响。哈尔滨工程大学郭立东的博士学位论文“舰载激光武器稳定平台控制技术研究”(2010年)针对舰载激光武器高跟踪精度的特点，设计了一种粗、精组合的双平台结构，粗平台补偿海洋环境扰动对舰船产生的摇摆影响，精平台通过隔离粗平台的剩余摇摆误差，进一步提高了舰载平台的稳定精度，但仅能适用于搭载舰载激光武器。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种舰载稳定平台实验系统及其工作方法，既可用于模拟船舶在不同海洋环境下的三自由度运动(横摇、纵摇与升沉)，也可用于在实验室进行舰载稳定平台控制算法的实验验证。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下: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；所述的舰载稳定平台包括舰载平台控制器、直流电机驱动器一、舰载平台和传感器一;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、直流电机驱动器二、船舶三自由度运动模拟装置和传感口口 _-
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[0007]所述的操作台的输出端分别与舰载平台控制器和船舶三自由度运动模拟装置控制器的输入端连接，且其输入端分别与传感器一和传感器二的输出端连接;所述的舰载平台控制器的另两个输入端分别与传感器一和传感器二的输出端连接，且其输出端与直流电机驱动器一的输入端连接;所述的直流电机驱动器一的输出端与舰载平台的输入端连接；所述的舰载平台的输出端与传感器一的输入端连接，且舰载平台整体固定在船舶三自由度运动模拟装置上，随船舶三自由度运动模拟装置的运动而运动;所述的船舶三自由度运动模拟装置控制器的输出端与直流电机驱动器二的输入端连接，且其另一个输入端与传感器二的输出端连接;所述的直流电机驱动器二的输出端与船舶三自由度运动模拟装置的输入端连接;所述的船舶三自由度运动模拟装置的输出端与传感器二的输入端连接。
[0008]所述的操作台通过串口线分别与舰载平台控制器、船舶三自由度运动模拟装置控制器、传感器一和传感器二进行数据交换。操作台向舰载平台控制器发送操作信号和舰载平台控制器的设计参数，所述的操作信号包括实验开始信号、舰载平台控制器工作情况选择信号和舰载平台控制方案选择信号;操作台向船舶三自由度运动模拟装置控制器发送实验开始信号、船型参数和海况参数。操作台接收来自传感器一的舰载平台运动状态和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置运动状态。
[0009]所述的舰载平台控制器工作情况选择信号包括舰载平台控制器工作和不工作两种情况;用户通过操作台设置工作情况选择信号实现这两种情况的选择。在舰载平台控制器工作情况下，舰载平台控制器接收来自操作台的操作信号和舰载平台控制器的设计参数，并通过直流电机驱动器一对舰载平台实施控制;在舰载平台控制器不工作情况下，舰载平台控制器不对舰载平台进行控制，舰载平台随船舶三自由度运动模拟装置的运动而运动。
[0010]所述的船舶三自由度运动模拟装置控制器接收来自操作台的操作信号、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控制船舶三自由度运动模拟装置运动，模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动。传感器二固定在船舶三自由度运动模拟装置上，检测船舶三自由度运动模拟装置的运动状态，并将其传送给船舶三自由度运动模拟装置控制器、舰载平台控制器和操作台。船舶三自由度运动模拟装置控制器接收来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置的运动状态，生成对船舶三自由度运动模拟装置进行控制的控制信号，并传输给直流电机驱动器二;直流电机驱动器二接收来自船舶三自由度运动模拟装置控制器的控制信号，控制船舶三自由度运动模拟装置动作，使船舶三自由度运动模拟装置真实地模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动。传感器一固定在舰载平台上，检测舰载平台的运动状态，并将其传送给舰载平台控制器和操作台。舰载平台控制器接收来自传感器一的舰载平台运动状态信号和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置运动状态信号，根据拟实验验证的控制方案，生成使舰载平台稳定的控制信号，并传输给直流电机驱动器一;直流电机驱动器一接收来自舰载平台控制器的控制信号，控制舰载平台，以使其在船舶三自由度运动模拟装置的摇荡运动下仍能保持平稳。
[0011]操作台在vc开发平台下实现各种指令的设定、操作信号和参数的传输、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，通过操作台设定相应的各种指令、操作信号和参数，相应地分别发送给舰载平台控制器和船舶三自由度运动模拟装置控制器;操作台接收来自传感器一的舰载平台的运动状态和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置的运动状态，并进行显示，便于进行下一步的深入分析研究。
[0012]—种舰载稳定平台实验系统的工作方法，包括以下步骤:
[0013]a、开启操作台；
[0014]b、设置海况参数、船型参数;选择舰载平台控制器的工作情况；
[0015]c、操作台通过用户选择的舰载平台控制器的工作情况判断舰载平台控制器是否需要工作，若需要工作，转步骤cl ；否则转步骤c2;
[0016]cl、选择拟实验验证的舰载平台控制方案，转步骤o;
[0017]c2、操作台将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器；
[0018]d、船舶三自由度运动模拟装置控制器接收来自操作台的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动口口 _-
器^-;
[0019]e、直流电机驱动器二根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器的船舶三自由度运动状态信号，控制船舶三自由度运动模拟装置运动，模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动；
[0020]f、传感器二实时检测船舶三自由度运动模拟装置的运动状态，即船舶在海洋环境下的运动模拟状态，并传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器和操作台；
[0021]传感器一实时检测在舰载平台控制器不工作的情况下舰载平台的运动状态，并传输给操作台；
[0022]操作台接收、显示并保存来自传感器一的舰载平台的运动状态和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置的运动状态；
[0023]g、操作台根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤h;否则转步骤e;
[0024]h、操作台根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤i ；否则转步骤y ；
[0025]1、操作台根据用户设置的舰载平台控制器工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器工作情况，若需要更改舰载平台控制器工作情况，转步骤j;否则转步骤k;
[0026]j、在操作台上更改舰载平台控制器工作情况，转步骤u;
[0027]k、操作台根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤l;否则转步骤m;
[0028]l、在操作台上更改海况参数，转步骤μ;
[0029]μ、操作台根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤c2;否则转步骤n;
[0030]n、在操作台上更改船型参数，转步骤c2;
[0031]0、设置舰载平台控制器的设计参数；
[0032]操作台将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器，将舰载平台控制器设计参数传输给舰载平台控制器；
[0033]船舶三自由度运动模拟装置控制器接收来自操作台的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动器-* *
[0034]p、直流电机驱动器二根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器的船舶三自由度运动状态信号，控制船舶三自由度运动模拟装置运动，模拟船舶在海洋环境中的三自由度运动；
[0035]传感器二实时检测船舶三自由度运动模拟装置的运动状态，即船舶在海洋环境下的三自由度运动模拟状态，并传输给舰载平台控制器、船舶三自由度运动模拟装置控制器和操作台；
[0036]传感器一实时检测在舰载平台控制器工作的情况下舰载平台的运动状态，并传输给舰载平台控制器和操作台；
[0037]舰载平台控制器接收来自传感器一的舰载平台运动状态信号和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置运动状态信号，根据拟实验验证的控制方案，生成控制信号，并传输给直流电机驱动器一；
[0038]直流电机驱动器一接收来自舰载平台控制器的控制信号，控制舰载平台，使其在船舶三自由度运动模拟装置所模拟的海况下的船舶摇荡运动状态下仍能保持平稳；
[0039]操作台接收、显示并保存来自传感器一的舰载平台的运动状态和来自传感器二的船舶三自由度运动模拟装置的运动状态；
[0040]q、操作台根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤r ；否则转步骤p ；
[0041]r、操作台根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤s;否则转步骤y ；
[0042]s、操作台根据用户设置的舰载平台控制器工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器工作情况，若需要更改舰载平台控制器工作情况，转步骤τ;否则转步骤u;
[0043]τ、在操作台上更改舰载平台控制器工作情况，转步骤k;
[0044]u、操作台根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤v ；否则转步骤w;
[0045]v、在操作台上更改海况参数，转步骤w ；
[0046]w、操作台根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤cl;否则转步骤x;
[0047]x、在操作台上更改船型参数，转步骤cl;
[0048]y、关闭操作台。
[0049]本发明具有以下有益效果:
[0050]1、本发明建立了一个实验系统，包含舰载稳定平台和船舶三自由度运动仿真平台，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。
[0051]2、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。
[0052]3、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。
[0053]4、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，可方便地对实验结果进行显示、分析、存档，能够清晰地展现实验和分析结果。
【附图说明】
[0054]本发明中共有附图2张，其中:
[0055]图1是本发明的结构示意图。
[0056]图2是本发明的流程图。
[0057]图中:1、舰载平台控制器，2、船舶三自由度运动模拟装置控制器，3、直流电机驱动器一，4、直流电机驱动器二，5、舰载平台，6、船舶三自由度运动模拟装置，7、传感器一，8、传感器二，9、操作台。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种舰载稳定平台实验系统包括操作台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。
[0059]所述的操作台9的输出端分别与舰载平台控制器i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i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。
[0060]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i发送操作信号和舰载平台控制器i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i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。
[0061]所述的舰载平台控制器i工作情况选择信号包括舰载平台控制器i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i工作情况下，舰载平台控制器i接收来自操作台9的操作信号和舰载平台控制器i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i不工作情况下，舰载平台控制器i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。
[0062]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i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i和操作台9。舰载平台控制器i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i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。
[0063]操作台9在vc开发平台下实现各种指令的设定、操作信号和参数的传输、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i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i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、操作信号和参数，相应地分别发送给舰载平台控制器i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。
[0064]如图2所示，一种舰载稳定平台实验系统的工作方法，包括以下步骤:
[0065]a、开启操作台9;
[0066]b、设置海况参数、船型参数;选择舰载平台控制器i的工作情况；
[0067]c、操作台9通过用户选择的舰载平台控制器i的工作情况判断舰载平台控制器i是否需要工作，若需要工作，转步骤cl;否则转步骤c2;
[0068]cl、选择拟实验验证的舰载平台5控制方案，转步骤o;
[0069]c2、操作台9将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器2;
[0070]d、船舶三自由度运动模拟装置控制器2接收来自操作台9的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动器二 4;
[0071]e、直流电机驱动器二 4根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器2的船舶三自由度运动状态信号，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；
[0072]f、传感器二 8实时检测船舶三自由度运动模拟装置6的运动状态，即船舶在海洋环境下的运动模拟状态，并传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器2和操作台9;
[0073]传感器一7实时检测在舰载平台控制器i不工作的情况下舰载平台5的运动状态，并传输给操作台9;
[0074]操作台9接收、显示并保存来自传感器一7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；
[0075]g、操作台9根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤h;否则转步骤e;
[0076]h、操作台9根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤i;否则转步骤y;
[0077]1、操作台9根据用户设置的舰载平台控制器i工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器i工作情况，若需要更改舰载平台控制器i工作情况，转步骤j;否则转步骤k;
[0078]j、在操作台9上更改舰载平台控制器i工作情况，转步骤u;
[0079]k、操作台9根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤l;否则转步骤m;
[0080]l、在操作台9上更改海况参数，转步骤m;
[0081]m、操作台9根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤c2;否则转步骤n;
[0082 ] n、在操作台9上更改船型参数，转步骤c2;
[0083]0、设置舰载平台控制器i的设计参数；
[0084]操作台9将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器2，将舰载平台控制器i设计参数传输给舰载平台控制器i;
[0085]船舶三自由度运动模拟装置控制器2接收来自操作台9的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动器二 4;
[0086]p、直流电机驱动器二 4根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器2的船舶三自由度运动状态信号，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；
[0087]传感器二8实时检测船舶三自由度运动模拟装置6的运动状态，即船舶在海洋环境下的三自由度运动模拟状态，并传输给舰载平台控制器1、船舶三自由度运动模拟装置控制器2和操作台9;
[0088]传感器一7实时检测在舰载平台控制器i工作的情况下舰载平台5的运动状态，并传输给舰载平台控制器i和操作台9;
[0089]舰载平台控制器i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，生成控制信号，并传输给直流电机驱动器一 3 ；
[0090]直流电机驱动器一3接收来自舰载平台控制器i的控制信号，控制舰载平台5，使其在船舶三自由度运动模拟装置6所模拟的海况下的船舶摇荡运动状态下仍能保持平稳；
[0091]操作台9接收、显示并保存来自传感器一7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；
[0092]q、操作台9根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤r ；否则转步骤p ；
[0093]r、操作台9根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤s;否则转步骤y ；
[0094]s、操作台9根据用户设置的舰载平台控制器i工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器i工作情况，若需要更改舰载平台控制器i工作情况，转步骤t;否则转步骤u;
[0095]t、在操作台9上更改舰载平台控制器i工作情况，转步骤k;
[0096]u、操作台9根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤v;否则转步骤w;
[0097]v、在操作台9上更改海况参数，转步骤w ；
[0098]w、操作台9根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤cl;否则转步骤x;
[0099]x、在操作台9上更改船型参数，转步骤cl;
[0100]y、关闭操作台9。
【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(i)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(i)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(i)发送操作信号和舰载平台控制器(i)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(i)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(i)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(i)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(i)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(i)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、操作信号和参数的传输、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、操作信号和参数，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。2.一种舰载稳定平台实验系统的工作方法，其特征在于:包括以下步骤: a、开启操作台(9); b、设置海况参数、船型参数;选择舰载平台控制器(i)的工作情况； c、操作台(9)通过用户选择的舰载平台控制器(i)的工作情况判断舰载平台控制器(i)是否需要工作，若需要工作，转步骤cl;否则转步骤c2; cl、选择拟实验验证的舰载平台(5)控制方案，转步骤o ； c2、操作台(9)将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器(2); d、船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)接收来自操作台(9)的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动器二 (4); e、直流电机驱动器二(4)根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)的船舶三自由度运动状态信号，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； f、传感器二(8)实时检测船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动状态，即船舶在海洋环境下的运动模拟状态，并传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)和操作台(9); 传感器一(7)实时检测在舰载平台控制器(i)不工作的情况下舰载平台(5)的运动状态，并传输给操作台(9); 操作台(9)接收、显示并保存来自传感器一(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； g、操作台(9)根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤h;否则转步骤e; h、操作台(9)根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤i;否则转步骤y; i、操作台(9)根据用户设置的舰载平台控制器(i)工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器(i)工作情况，若需要更改舰载平台控制器(i)工作情况，转步骤j;否则转步骤k; j、在操作台(9)上更改舰载平台控制器(i)工作情况，转步骤u; k、操作台(9)根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤l;否则转步骤m; l、在操作台(9)上更改海况参数，转步骤m; m、操作台(9)根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤c2;否则转步骤n; n、在操作台(9)上更改船型参数，转步骤c2; o、设置舰载平台控制器(i)的设计参数； 操作台(9)将海况参数、船型参数传输给船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)，将舰载平台控制器(i)设计参数传输给舰载平台控制器(i); 船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)接收来自操作台(9)的海况参数和船型参数，通过海洋环境模块与船舶运动模块，计算出船舶三自由度运动状态，并传送给直流电机驱动器二⑷； p、直流电机驱动器二 (4)根据来自船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)的船舶三自由度运动状态信号，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)实时检测船舶三自由度运动模拟装置(6)的运动状态，即船舶在海洋环境下的三自由度运动模拟状态，并传输给舰载平台控制器(1)、船舶三自由度运动模拟装置控制器(2)和操作台(9); 传感器一(7)实时检测在舰载平台控制器(i)工作的情况下舰载平台(5)的运动状态，并传输给舰载平台控制器(i)和操作台(9); 舰载平台控制器(i)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(i)的控制信号，控制舰载平台(5)，使其在船舶三自由度运动模拟装置(6)所模拟的海况下的船舶摇荡运动状态下仍能保持平稳； 操作台(9)接收、显示并保存来自传感器一(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； q、操作台(9)根据用户设置的实验结束指令判断是否结束本次实验，若结束本次试验，转步骤r;否则转步骤p; r、操作台(9)根据用户设置的继续实验指令判断是否继续下一次实验，若继续下一次实验，转步骤s;否则转步骤y ； s、操作台(9)根据用户设置的舰载平台控制器(i)工作情况更改指令判断是否更改舰载平台控制器(i)工作情况，若需要更改舰载平台控制器(i)工作情况，转步骤t;否则转步骤u; t、在操作台(9)上更改舰载平台控制器(i)工作情况，转步骤k; u、操作台(9)根据用户设置的海况参数更改指令判断是否更改海况参数，若需要更改海况参数，转步骤v ；否则转步骤w; v、在操作台(9)上更改海况参数，转步骤w ； w、操作台(9)根据用户设置的船型参数更改指令判断是否更改船型参数，若不需要更改船型参数，转步骤cl;否则转步骤x; x、在操作台(9)上更改船型参数，转步骤cl; y、关闭操作台(9)。
【文档编号】g05b17/02gk105955068sq201610420605
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】杜佳璐, 杜玉龙, 孙玉清
【申请人】大连海事大学