專利名稱：以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種搖擺復(fù)現(xiàn)裝置，特別是涉及一種用于艦、船、潛艇搖擺運(yùn)動(dòng)仿真的高精度的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置。
背景技術(shù)：
通常，直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)直流力矩電機(jī)，使電機(jī)做360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，適用于高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種方式不能實(shí)現(xiàn)在一定角度范圍內(nèi)，頻繁正反向啟制動(dòng)的高精度往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的要求。例如要求被控對(duì)象進(jìn)行縱搖方向正弦搖擺運(yùn)動(dòng)，搖擺幅值±10°，搖擺周期4-6s(可調(diào))，這是一種變速度、變加速度的運(yùn)動(dòng)，在被控對(duì)象搖擺一周期內(nèi)要求電機(jī)正轉(zhuǎn)—— 啟動(dòng)——制動(dòng)，反轉(zhuǎn)——啟動(dòng)——制動(dòng)，被控對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，要求電機(jī)頻繁的正反向啟制動(dòng)。而現(xiàn)有的直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)直流力矩電機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象在搖擺一周期內(nèi)做到電機(jī)正轉(zhuǎn)——啟動(dòng)——制動(dòng)，反轉(zhuǎn)——啟動(dòng)——制動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種用于艦、船、潛艇搖擺運(yùn)動(dòng)仿真的，能夠滿足一定角度范圍內(nèi)高精度搖擺復(fù)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的以設(shè)定角度往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置。
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，包括有直流調(diào)速裝置、力矩電機(jī)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體，還設(shè)置有由CPU主板和接口構(gòu)成的工控機(jī)、伺服放大器、測(cè)角傳感器。其中，接口有D/A接口、R/D接口、DI/O接口，CPU主板與各接口是通過數(shù)據(jù)總線相互連接；D/A接口與伺服放大器連接，伺服放大器、直流調(diào)速裝置、力矩電機(jī)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體、測(cè)角傳感器依次串接，測(cè)角傳感器還連接R/D接口；DI/O接口連接PLC。
所述的工控機(jī)還連接有鍵盤/鼠標(biāo)、顯示器以及打印機(jī)。
所述的力矩電機(jī)與被控對(duì)象搖擺臺(tái)體的運(yùn)動(dòng)軸直接相連。
所述的測(cè)角傳感器設(shè)置在被控對(duì)象搖擺臺(tái)體的運(yùn)動(dòng)軸上。
所述的測(cè)角傳感器采用多極雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是由于本實(shí)用新型的以設(shè)定角度往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置采用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一定角度范圍內(nèi)，變幅值、變角速度、變角加速度的高精度搖擺運(yùn)動(dòng)復(fù)現(xiàn)，滿足了低速、大轉(zhuǎn)矩的輸出要求?？蓮V泛應(yīng)用于模擬艦、船、潛艇在海上縱、橫、艏搖擺運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的中小型高精度搖擺復(fù)現(xiàn)裝置。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型中軸角轉(zhuǎn)換模塊接口卡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是伺服放大器的示意圖；圖4是旋轉(zhuǎn)變壓器的電路原理圖。
圖中的標(biāo)號(hào)分別是1-工控機(jī)；2-CPU主板；3-D/A接口；4-DI/O接口；5-R/D接口；6-伺服放大器；7-直流調(diào)速裝置；8-力矩電機(jī)；9-被控對(duì)象搖擺臺(tái)體；10-測(cè)角傳感器；11-數(shù)據(jù)總線；12-打印機(jī)；13-鍵盤/鼠標(biāo)；l4-顯示器。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下如圖1所示，本實(shí)用新型的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，包括有直流調(diào)速裝置7、力矩電機(jī)8、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體9，還設(shè)置有由CPU主板2和接口構(gòu)成的工控機(jī)1、伺服放大器6、測(cè)角傳感器10，其中，接口有D/A接口3(數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口)、RUD接口5(軸角轉(zhuǎn)換模塊接口)、DI/O接口4(輸入、輸出接口)，CPU主板2與各接口是通過數(shù)據(jù)總線11相互連接；D/A接口3與伺服放大器6連接，伺服放大器6、直流調(diào)速裝置7、力矩電機(jī)8、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體9、測(cè)角傳感器10依次串接，測(cè)角傳感器10還連接R/D接口5；DI/O接口4連接PLC。工控機(jī)1還連接有鍵盤/鼠標(biāo)13、顯示器14、打印機(jī)12。
所述的力矩電機(jī)8可長(zhǎng)期工作于極低速狀態(tài)巳且滿足低速、大轉(zhuǎn)矩要求。力矩電機(jī)8與被控對(duì)象搖擺臺(tái)體9的運(yùn)動(dòng)軸直接相連，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象作搖擺復(fù)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
所述的測(cè)角傳感器10也設(shè)置在被控對(duì)象搖擺臺(tái)體9的運(yùn)動(dòng)軸上。測(cè)角傳感器10采用如圖4所示的由上海21研究所生產(chǎn)的多極雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種精密角度檢出裝置，是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系；與測(cè)角傳感器10相連的R/D接口3(軸角轉(zhuǎn)換模塊接口板卡)選用如圖2所示的中船重工集團(tuán)公司716研究所的BRDC-1軸角轉(zhuǎn)換模塊接口卡，其主要由2路RDC轉(zhuǎn)換器、2塊DC-AC(直流-交流)轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)組成，功能是將旋轉(zhuǎn)變壓器形式的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字全角量送入計(jì)算機(jī)。整個(gè)反饋系統(tǒng)完成對(duì)被控對(duì)象實(shí)時(shí)搖擺角度的測(cè)量，為控制系統(tǒng)位置環(huán)提供反饋信號(hào)。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中D/A接口3選用泓格A626 6通道D/A接口板卡；DI/O接口4選用研華PCL730DI/O接口板卡；伺服放大器6如圖3所示的型號(hào)為VICKESEHA-PAM-291-A-20的伺服放大器；直流調(diào)速裝置7選用西門子6RA70直流調(diào)速裝置，接收伺服放大器輸出信號(hào)，同時(shí)輸出信號(hào)控制力矩電機(jī)；力矩電機(jī)8選用成都電機(jī)廠永磁直流力矩電機(jī)。
本實(shí)用新型的工作原理是將直流力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子與被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軸連接，直流調(diào)速裝置的輸出與力矩電機(jī)相連，控制軟件接搖擺數(shù)學(xué)模型離散搖擺譜線，將給定搖擺信號(hào)與反饋的實(shí)際搖擺信號(hào)的差值信號(hào)通過D/A輸出卡將控制軟件處理后的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為±l0V電壓形式模擬量信號(hào)輸出給伺服放大器，伺服放大器的輸出信號(hào)作為直流調(diào)速裝置速度環(huán)的給定信號(hào)輸出給直流調(diào)速裝置，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象搖擺；DI/O接口(數(shù)字量輸入、輸出板卡)完成控制軟件與PLC的信號(hào)交互，實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(搖擺臺(tái)體)的啟?？刂萍肮收蠄?bào)警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求1.一種以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，包括有直流調(diào)速裝置(7)、力矩電機(jī)(8)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體(9)，其特征是還設(shè)置有由CPU主板(2)和接口構(gòu)成的工控機(jī)(1)、伺服放大器(6)、測(cè)角傳感器(10)，其中，接口有D/A接口(3)、R/D接口(5)、DI/O接口(4)，CPU主板(2)與各接口是通過數(shù)據(jù)總線(11)相互連接；D/A接口(3)與伺服放大器(6)連接，伺服放大器(6)、直流調(diào)速裝置(7)、力矩電機(jī)(8)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體(9)、測(cè)角傳感器(10)依次串接，測(cè)角傳感器(10)還連接R/D接口(5)；DI/O接口(4)連接PLC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，其特征是所述的工控機(jī)(1)還連接有鍵盤/鼠標(biāo)(13)、顯示器(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，其特征是所述的工控機(jī)(1)還連接有打印機(jī)(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，其特征是所述的力矩電機(jī)(8)與被控對(duì)象搖擺臺(tái)體(9)的運(yùn)動(dòng)軸直接相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，其特征是所述的測(cè)角傳感器(10)設(shè)置在被控對(duì)象搖擺臺(tái)體(9)的運(yùn)動(dòng)軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，其特征是所述的測(cè)角傳感器(10)采用多極雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種以設(shè)定角度和周期往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)的控制裝置，包括有直流調(diào)速裝置、力矩電機(jī)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體，還設(shè)置有由CPU主板和接口構(gòu)成的工控機(jī)、伺服放大器、測(cè)角傳感器。其中，接口有D/A接口、R/D接口、DI/O接口，CPU主板與各接口是通過數(shù)據(jù)總線相互連接；D/A接口與伺服放大器連接，伺服放大器、直流調(diào)速裝置、力矩電機(jī)、被控對(duì)象搖擺臺(tái)體、測(cè)角傳感器依次串接，測(cè)角傳感器還連接R/D接口；DI/O接口連接PLC。本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一定角度范圍內(nèi)，變幅值、變角速度、變角加速度的高精度搖擺運(yùn)動(dòng)復(fù)現(xiàn)，滿足了低速、大轉(zhuǎn)矩的輸出要求?？蓮V泛應(yīng)用于模擬艦、船、潛艇在海上縱、橫、艏搖擺運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的中小型高精度搖擺復(fù)現(xiàn)裝置。
文檔編號(hào)G05B19/02GK2935226SQ20062002678
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者趙利鋒, 周力, 羅學(xué)惠, 魯士軍, 郭海艷 申請(qǐng)人:天津鼎成高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司