一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般的雙體船由兩個(gè)傳統(tǒng)的單體船組成，兩個(gè)單體船之間通過甲板進(jìn)行連接。由于兩個(gè)單體船間有較大的間隔，因此甲板面積比一般船體大，使雙體船有較大的裝載量。雙體船的下部分是由兩個(gè)瘦長的單體船組成，在船舶行駛過程中將會(huì)減小行駛阻力，因此快速性成為雙體船的主要特點(diǎn)之一。同時(shí)，由于雙體船下部分由兩個(gè)單體船組成，使得船體有較大的寬度，能承受更大的風(fēng)浪，使船體的穩(wěn)定性大大提高。在雙體船的發(fā)展中，在船體上加裝尾壓浪板，可以通過增加船體虛長度，改變尾部興波，達(dá)到減小船體航行阻力節(jié)約能源的目的。尾壓浪板的主要作用如下:1)改變尾部興波，降低“雞尾流”的高度；2)增大船體的“虛長度”，提高船體的長度系數(shù)；3)安裝尾壓浪板可以使船體受到一定的升力，因此通過尾壓浪板可以進(jìn)行船體姿態(tài)的改變。在國內(nèi)外一些研究者設(shè)計(jì)的尾壓浪板一般有三種形式:垂直安裝(尾楔)、以一定負(fù)角度安裝(尾壓浪板)以及尾楔/尾壓浪板結(jié)合體等。該課題中穿浪雙體船尾壓浪板電液伺服系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是壓浪板提高快速性的前提，該系統(tǒng)的好壞會(huì)嚴(yán)重影響尾壓浪板的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過對(duì)系統(tǒng)的負(fù)載特性分析，完成了電液伺服閥、液壓缸、位置傳感器以及微控制器的選型。該系統(tǒng)以STM32為控制核心，電液伺服閥和液壓缸為執(zhí)行元件，并通過位置反饋環(huán)節(jié)使系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由STM32最小系統(tǒng)板模塊、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊組成；所述STM32最小系統(tǒng)板模塊分別連接上位機(jī)、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊；STM32最小系統(tǒng)板主要完成與上位機(jī)的通信、控制信號(hào)輸出以及對(duì)位置反饋信號(hào)的測(cè)量；電液伺服閥放大模塊主要完成的功能是驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；電源模塊主要完成的任務(wù)是為系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行供電。
[0005]本發(fā)明由STM32最小系統(tǒng)板模塊、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊組成。STM32最小系統(tǒng)板包括了復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源電路。電液伺服閥放大模塊主要完成的功能是驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；該設(shè)計(jì)中選用的電液伺服閥為電流驅(qū)動(dòng)型，其額定電流為-8mA~+8mA ;因此設(shè)計(jì)時(shí)選用恒流源作為電液伺服閥的驅(qū)動(dòng)電路。在本設(shè)計(jì)中需要的電源有以下幾部分組成:運(yùn)算放大器供電電源，運(yùn)放偏置電壓和光柵尺5V電源，STM32供電電壓3.3V。由于在設(shè)計(jì)中STM32需要與上位機(jī)通過串口通信(通過USB轉(zhuǎn)串口模塊)，因此STM32直接由USB供電。其它部分由設(shè)計(jì)的電源模塊供電。
[0006]該系統(tǒng)的工作原理如下:上位機(jī)向系統(tǒng)發(fā)送位置信息信號(hào)，下位機(jī)將接收到的上位機(jī)指令信號(hào)與位置傳感器反饋回來的實(shí)際位置信號(hào)進(jìn)行比較。若給定位置信息大于實(shí)際的位置，下位機(jī)將正的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，最終實(shí)現(xiàn)液壓缸正向移動(dòng)。反之，下位機(jī)將負(fù)的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，最終液壓缸將反向移動(dòng)。最終使實(shí)際位置跟蹤上給定位置信息。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2為總體框圖。
[0009]圖3為本發(fā)明的電液伺服閥驅(qū)動(dòng)電路。
[0010]圖4為電源模塊電路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和具體連接關(guān)系做更詳細(xì)地描述:
結(jié)合圖1，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；該系統(tǒng)的工作原理如下:上位機(jī)向系統(tǒng)發(fā)送位置信息信號(hào)，下位機(jī)將接收到的上位機(jī)指令信號(hào)與位置傳感器反饋回來的實(shí)際位置信號(hào)進(jìn)行比較。若給定位置信息大于實(shí)際的位置，下位機(jī)將正的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，最終實(shí)現(xiàn)液壓缸正向移動(dòng)。反之，下位機(jī)將負(fù)的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，最終液壓缸將反向移動(dòng)。最終使實(shí)際位置跟蹤上給定位置信息。
[0012]圖2為本發(fā)明的總體框圖。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中包括了:STM32最小系統(tǒng)板模塊、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊。STM32最小系統(tǒng)板主要完成與上位機(jī)的通信、控制信號(hào)輸出以及對(duì)位置反饋信號(hào)的測(cè)量；電液伺服閥放大模塊主要完成的功能是驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；電源模塊主要完成的任務(wù)是為系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行供電，需供電的部分有電液伺服閥放大模塊的運(yùn)放電源和位置反饋模塊的光柵尺5V電源。
[0013]圖3為本發(fā)明的電液伺服閥驅(qū)動(dòng)電路；該設(shè)計(jì)中選用的電液伺服閥為電流驅(qū)動(dòng)型，其額定電流為-8mT+8mA ;因此設(shè)計(jì)時(shí)選用恒流源作為電液伺服閥的驅(qū)動(dòng)電路。
[0014]圖4為電源模塊電路；在本設(shè)計(jì)中需要的電源有以下幾部分組成:運(yùn)算放大器供電電源，運(yùn)放偏置電壓和光柵尺5V電源，STM32供電電壓3.3V。由于在設(shè)計(jì)中STM32需要與上位機(jī)通過串口通信(通過USB轉(zhuǎn)串口模塊)，因此STM32直接由USB供電。在設(shè)計(jì)的電源模塊中，220V交流電經(jīng)過變壓器變?yōu)?2V交流電，通過整流橋?qū)⒔涣麟娬鳛橹绷麟妷海娐分械臑V波器電容起到濾波的作用。由于設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)整流橋輸出的直流電壓達(dá)到15V左右，若直接經(jīng)過5V穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到5V，5V穩(wěn)壓芯片將承受較大的電壓差，其受熱比較嚴(yán)重，因此在設(shè)計(jì)時(shí)15V和5V電壓之間通過9V穩(wěn)壓芯片進(jìn)行過渡，減少5V穩(wěn)壓芯片的受熱情況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由STM32最小系統(tǒng)板模塊、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊組成；所述STM32最小系統(tǒng)板模塊分別連接上位機(jī)、電源模塊、電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊；STM32最小系統(tǒng)板主要完成與上位機(jī)的通信、控制信號(hào)輸出以及對(duì)位置反饋信號(hào)的測(cè)量；電液伺服閥放大模塊主要完成的功能是驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；電源模塊主要完成的任務(wù)是為系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行供電。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了</b><b>一種穿浪雙體船尾壓浪板伺服系統(tǒng)，包括STM32最小系統(tǒng)板模塊、電源模塊、</b><b>電液伺服閥放大模塊和位置反饋模塊。STM32最小系統(tǒng)板主要完成與上位機(jī)的通信、控制信號(hào)輸出以及對(duì)位置反饋信號(hào)的測(cè)量；電液伺服閥放大模塊主要完成的功能是驅(qū)動(dòng)電液伺服閥；電源模塊主要完成的任務(wù)是為系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行供電，需供電的部分有電液伺服閥放大模塊的運(yùn)放±15V電源和位置反饋模塊的光柵尺5V電源。</b>
【IPC分類】B63B1/40, G05D1/08
【公開號(hào)】CN105460161
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410461879
【發(fā)明人】李相武, 王瑛, 李忠喜
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月12日