專利名稱：單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種穩(wěn)定平臺，更具體地說是一種單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定
D ο
背景技術(shù)：
海上救助是海運業(yè)和其他海上活動的派生需要。海運是高風(fēng)險行業(yè)，有海運就有海難，有海難就有海上救助需求。由于海上環(huán)境的復(fù)雜惡劣，導(dǎo)致船舶事故時有發(fā)生，因此， 海上救助變得尤為重要。海上救助中最為重要的就是對失事船只的救援活動。由于受風(fēng)、浪、流等因素的影響，救生船在水中很難保持與失事船之間的精確定位，只能通過相對動力定位的方法使其定位。相對動力定位技術(shù)能使動力定位船在定位點隨著風(fēng)、浪、流等環(huán)境的作用下，時刻跟隨遇難船改變自己的姿態(tài)，以最佳的相對位置靠近遇難船，從而實施救助活動。這就需要能夠精確的測量救助船與失事船的距離，為相對動力定位提供可靠的距離信息，以保持救助船與失事船間隔安全的救助距離。利用激光測距儀實時檢測海上失事船舶的方位和距離是有效實施海上救助作業(yè)的重要手段之一，但是惡劣海況條件所造成的救助船舶大角度傾斜運動使得測距傳感器難以有效地捕捉目標(biāo)，而長時間目標(biāo)丟失必然造成救助船舶跟蹤失事目標(biāo)或保持與目標(biāo)相對定位的失敗。車載攝像機穩(wěn)定平臺(CN101872198A)、航空攝影穩(wěn)定平臺(CN101619971A)、雷達天線穩(wěn)定平臺(CN2204069Y)等專利文件中公開的多為車載和機載穩(wěn)定平臺，多數(shù)采用高精度陀螺，電位計等作為測量元件，價格昂貴；所帶負載相比激光測距儀都是較大負載，同時還要考慮多自由度的影響，設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜。專利申請?zhí)枮?0203193. 0的實用新型專利文件中公開了一種用于水面船的激光測距儀穩(wěn)定平臺，雖然此實用新型專利中的技術(shù)方案適用于船舶，但是它采用動量矩飛輪的陀螺力矩的效應(yīng)保持穩(wěn)定平臺的空間穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過伺服運動控制補償船體搖擺對測距效果的影響，很好地隔離船舶運動對激光測距儀的擾動的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺。本發(fā)明的目的還在于提供一種基于單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺的控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺包括機械支架、航姿傳感器、伺服驅(qū)動控制器、伺服電機、光電編碼器和激光測距儀；所述機械支架包括外支架和內(nèi)支架，外支架與內(nèi)支架通過傳動軸轉(zhuǎn)動連接；外支架安裝在船上，航姿傳感器固定在外支架上，伺服電機安裝在外支架上并通過傳動軸與內(nèi)支架相連，激光測距儀安裝在內(nèi)支架上，光電編碼器與伺服電機同軸安裝；航姿傳感器實時采集來自船舶的航姿信號并輸入伺服驅(qū)動控制器，光電編碼器實時監(jiān)測伺服電機轉(zhuǎn)動角度信息反饋給伺服控制驅(qū)動器；伺服驅(qū)動控制器內(nèi)置 PID調(diào)節(jié)器，接收航姿傳感器的信號和光電編碼器的反饋信號，通過PID調(diào)節(jié)器處理的輸出信號，控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，控制激光測距儀補償船體的干擾角度。本發(fā)明的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺還可以包括1、內(nèi)支架呈U形結(jié)構(gòu)。2、再U形內(nèi)支架的U形的底部設(shè)置有配重。3、外支架外側(cè)設(shè)置有電機支架，伺服電機通過電機支架安裝在外支架上。4、航姿傳感器和光電編碼器通過RS232串口與伺服驅(qū)動控制器連接?；诒景l(fā)明的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺的控制方法為(1)系統(tǒng)初始化，包括航姿傳感器串口接收數(shù)據(jù)初始化和伺服驅(qū)動控制器串口接收數(shù)據(jù)初始化兩部分；RS232串口初始化是通過串口讀取航姿傳感器是否正常工作信號， 如果返回否，則檢查工作情況，重新初始化；伺服驅(qū)動控制器初始化包括器工作模式選擇、 電機正轉(zhuǎn)方向設(shè)置、工作電壓電流限制，參數(shù)設(shè)置，如果一切準(zhǔn)備就緒則執(zhí)行下一步；(2) PID控制，航姿傳感器的輸入角度信號是模擬信號，首先經(jīng)過A/D采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出電機的驅(qū)動信號，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換復(fù)現(xiàn)模擬的電壓控制信號控制伺服電機實現(xiàn)位置控制；同時光電編碼器反饋信號反饋給伺服驅(qū)動控制器，經(jīng)比較計算穩(wěn)定平臺是否達到期望的輸出位置，若未達到，則PID控制器調(diào)節(jié)輸出，使伺服電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到穩(wěn)態(tài)無誤差時一次調(diào)節(jié)過程結(jié)束。針對現(xiàn)有技術(shù)問題，發(fā)明提供了一種單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺及控制方法，能夠通過伺服運動控制補償船體搖擺對測距效果的影響，很好地隔離船舶運動對激光測距儀的擾動。本發(fā)明的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，主要包括穩(wěn)定平臺機械支架、航姿傳感器、數(shù)字式直流伺服驅(qū)動控制器、伺服電機、光電編碼器、激光測距儀。穩(wěn)定平臺機械支架主要由外支架，內(nèi)支架組成，通過軸承相連接，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)支架的單自由度轉(zhuǎn)動運動。輸入測量元件一航姿傳感器能夠?qū)崟r采集來自船舶的航姿信號。驅(qū)動控制器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，接收航姿傳感器的輸入信號和光電編碼器的反饋信號，通過PID調(diào)節(jié)器處理達成精確控制效果的輸出信號，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，控制穩(wěn)定平臺帶動激光測距儀補償船體的干擾角度， 保證激光測距儀水平，能夠?qū)崟r跟蹤被測目標(biāo)。本發(fā)明的主要技術(shù)特點包括1.機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺機械結(jié)構(gòu)框架主要包括外支架，軸承，內(nèi)支架和電機支架。外支架固定在船甲板上，實現(xiàn)與船舶姿態(tài)同步的效果，兩者相對靜止以便航姿傳感器采集正確的角度信號。內(nèi)支架與外框架通過軸承連接，位于外支架內(nèi)部，通過單自由度的轉(zhuǎn)動運動實現(xiàn)控制補償作用。內(nèi)支架設(shè)計成為U型結(jié)構(gòu)，首先便于安裝激光測距儀，其次是為了使其自然水平時重力方向經(jīng)過穩(wěn)定平臺的軸垂直向下(如不水平，可添加配重調(diào)節(jié))，保證內(nèi)支架在轉(zhuǎn)動過程中重力矩的影響是使其一直趨于水平穩(wěn)定的。電機支架位于外支架外側(cè)，用于承載伺服電機。電機軸承與傳動軸通過平鍵同軸相連，傳動軸固定在內(nèi)支架上，使得伺服電機和內(nèi)支架同軸相連，實現(xiàn)電機驅(qū)動內(nèi)支架和激光測距儀的轉(zhuǎn)動運動，補償船舶傾角帶來的影響。伺服電機和光電編碼器同軸安放在電機支架上，光電編碼器反饋量連接驅(qū)動控制器反饋接口，激光測距儀通過螺母以坐式安裝方式固定在內(nèi)支架上，通過串口與激光測距儀控制計算機相連接，實現(xiàn)測距數(shù)據(jù)保存，觀測目標(biāo)等任務(wù)。2.控制系統(tǒng)設(shè)計在工程應(yīng)用領(lǐng)域中，PID經(jīng)典控制方法應(yīng)用廣泛，便于實現(xiàn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定平臺的位置控制，所以采用經(jīng)典的PID控制。系統(tǒng)程序設(shè)計主要分三部分(1)系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化包括航姿儀串口接收數(shù)據(jù)初始化和驅(qū)動器串口接收數(shù)據(jù)初始化兩部分。RS232串口初始化是系統(tǒng)通過串口讀取航姿傳感器是否正常工作信號， 如果返回否，則檢查工作情況，重新初始化。驅(qū)動器初始化包括控制器工作模式選擇、電機正轉(zhuǎn)方向設(shè)置、工作電壓電流限制，參數(shù)設(shè)置等，如果一切準(zhǔn)備就緒則執(zhí)行下一步。控制。數(shù)據(jù)輸入是通過串口采集航姿傳感器的輸入角度信號。輸入的角度信號是模擬信號，首先經(jīng)過A/D采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出電機的驅(qū)動信號，在經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換復(fù)現(xiàn)模擬的電壓控制信號，控制伺服電機實現(xiàn)位置控制。同時光電編碼器反饋信號反饋給驅(qū)動控制器，經(jīng)系統(tǒng)比較計算穩(wěn)定平臺是否達到期望的輸出位置，若未達到，則PID控制器調(diào)節(jié)輸出，使電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到穩(wěn)態(tài)無誤差時一次調(diào)節(jié)過程結(jié)束。 由于航姿傳感器輸入的角度是實時采集的信號，所以此調(diào)節(jié)過程也是實時的。通過此調(diào)節(jié)器，伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定的位置控制，補償由于外界海浪所引起的船縱橫傾運動對激光測距儀的干擾。C3)數(shù)據(jù)顯示。調(diào)節(jié)器工作過程中，系統(tǒng)采集此時的航姿傳感器輸出入角度和光電編碼器的反饋角度，在人機交互界面接口實現(xiàn)實時顯示，通過比較觀測控制效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(1)本發(fā)明采用直流力矩電機的驅(qū)動方式，有著轉(zhuǎn)速低、力矩大、力矩波動小、機械特性硬度大、線性度好等優(yōu)點，可以在很低轉(zhuǎn)速，甚至堵轉(zhuǎn)下長期工作，適合于低速伺服控制系統(tǒng)。(2)本發(fā)明采用位置閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和經(jīng)典PID控制。原理簡單，應(yīng)用方便，最重要的是魯棒性強，采用閉環(huán)控制達到了穩(wěn)定控制的效果。(3)本發(fā)明的負載激光測距儀重量不大，采用航姿傳感器輸入，力矩電機執(zhí)行即可滿足控制需要，無需配置高精度陀螺等價格昂貴的設(shè)備，降低成本。(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，機械結(jié)構(gòu)加工制作簡易，穩(wěn)定精度高，便于批量生產(chǎn)，推廣應(yīng)用。


圖1激光測距儀穩(wěn)定平臺機械結(jié)構(gòu)圖；圖2穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)原理框圖；圖3控制流程圖；圖4DS3810驅(qū)動控制器接口圖。
具體實施例方式下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述結(jié)合圖1，圖1為本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)框架圖，即本發(fā)明的基本形式。穩(wěn)定平臺框架包括激光測距儀1，電機支架2，直流力矩伺服電機3，軸承座4，鎖緊螺母5，墊圈6，軸承7， 傳動軸8，外支架9，內(nèi)支架10。穩(wěn)定平臺的主要結(jié)構(gòu)為內(nèi)支架10和外支架9，外支架9固定在船甲板上，實現(xiàn)與船舶姿態(tài)同步的效果，以便航姿傳感器采集正確的角度信號。內(nèi)支架10實現(xiàn)控制補償作用。 內(nèi)支架10為U型結(jié)構(gòu)，使其自然水平時重力方向經(jīng)過穩(wěn)定平臺的軸垂直向下(如不水平， 可添加配重調(diào)節(jié))，保證內(nèi)支架10在轉(zhuǎn)動過程中重力矩的影響是使其一直趨于水平穩(wěn)定。 內(nèi)支架10通過傳動軸(即小軸)8、軸承座4、軸承7、墊圈6、鎖緊螺母5與外支架9連接形成轉(zhuǎn)動體，以供直流力矩伺服電機3驅(qū)動內(nèi)支架10和激光測距儀1實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。直流力矩伺服電機3通過電機支架2安裝在外支架9外側(cè)，電機軸承與傳動軸8通過平鍵同軸相連，傳動軸8固定在內(nèi)支架10上，以此實現(xiàn)電機控制穩(wěn)定平臺內(nèi)支架10轉(zhuǎn)動。軸承座4固定于外支架9，軸承[7]通過墊圈6和鎖緊螺母5固定于傳動軸8上。所述的伺服電機]和光電編碼器同軸安放在電機支架2上，光電編碼器反饋量連接驅(qū)動控制器反饋接口，激光測距儀1通過螺母以坐式安裝方式固定在內(nèi)支架10上，激光測距儀額定工作電源MV，通過RS232串口與激光測距儀控制計算機相連接，實現(xiàn)測距數(shù)據(jù)保存，觀測目標(biāo)等任務(wù)。下面介紹穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程，穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)包括輸入元件、驅(qū)動控制元件、執(zhí)行元件、反饋測量元件四部分。(1)輸入元件方案實施實際過程中，所述的測量元件采用北京七維航測科技發(fā)展公司的微型航姿系統(tǒng)MTI-G作為測量船體姿態(tài)的測量元件。該系統(tǒng)可以測量物體的三維轉(zhuǎn)動速度、三維加速度以及方向和溫度。中央處理單元則負責(zé)把數(shù)據(jù)收集進來，并進行處理，從而得出物體的真實運動姿態(tài)。所述的輸入元件航姿傳感器和驅(qū)動控制器一起固定在穩(wěn)定平臺外支架9上，航姿傳感器和驅(qū)動控制器同樣采用串口 RS232方式與伺服控制計算機傳輸數(shù)據(jù)，航姿傳感器內(nèi)部集成了陀螺、加速度計、中央處理單元等電路結(jié)構(gòu)，能夠直接輸出處理后的角度數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用航姿傳感器采集的航姿信息作為輸入信號，進而控制穩(wěn)定平臺的補償運動。(2)驅(qū)動控制元件驅(qū)動控制器采用銘朗科技的直流伺服驅(qū)動控制器DS3810，串口通信協(xié)議為8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗；波特率2400、4800、9600、19200bps。它的指令結(jié)構(gòu)是驅(qū)動器采用ASCII碼指令與上位機通訊。通過DS3810控制器自帶的伺服運行控制管理軟件， 能夠產(chǎn)生動態(tài)圖形來實時監(jiān)測電機的運行狀況。所述的驅(qū)動控制器采用經(jīng)典PID控制，P參數(shù)使系統(tǒng)有一定的開環(huán)增益但過大又會影響其閉環(huán)穩(wěn)定性，I參數(shù)保證穩(wěn)態(tài)控制實現(xiàn)無差，D參數(shù)保證系統(tǒng)動態(tài)性能良好。根據(jù) PID參數(shù)的特點結(jié)合實際系統(tǒng)需要完成PID參數(shù)整定。所述的PID參數(shù)整定，要通過建立數(shù)學(xué)模型來實現(xiàn)。力矩電機的數(shù)學(xué)模型是二階慣性系統(tǒng)。當(dāng)干擾力矩為零時，將角速度作為輸出量，直流力矩電機的傳遞函數(shù)為
1/Q(s) = _ = /Ce
U(S) TmT/+TmS+ 1所述的二階慣性系統(tǒng)中Tm > IOTe, Te通常在ms級，1/Te遠超過了控制系統(tǒng)的通頻帶，傳遞函數(shù)可以進一步簡化成一階慣性系統(tǒng)。所述的激光測距儀穩(wěn)定平臺的控制系統(tǒng)為無差隨動系統(tǒng)，根據(jù)II型系統(tǒng)對于位置輸入是無差隨動系統(tǒng)的特性，把穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)校正成II型系統(tǒng)，其期望開環(huán)傳遞函數(shù)的形式為Gs(S)= ；;1 〈
s {T2s + \)通過伺服控制計算機編寫人機交互界面，完成PID參數(shù)整定。伺服驅(qū)動控制器將輸入信號和反饋信號通過PID調(diào)節(jié)器處理達成精確控制效果的輸出信號。(3)執(zhí)行元件所述的執(zhí)行元件采用110LYX-4稀土永磁直流力矩伺服電機，具有轉(zhuǎn)速低、力矩達、力矩波動小、機械特性硬度大、線性度好等優(yōu)點，可以在較低轉(zhuǎn)速，甚至堵轉(zhuǎn)下長期工作。力矩電機主要作用是驅(qū)動穩(wěn)定平臺動作，保證電機額定力矩能夠輕易帶動平臺內(nèi)支架及激光測距儀旋轉(zhuǎn)。力矩電機接受驅(qū)動控制器發(fā)出的驅(qū)動信號，轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度，進行位置伺服控制，實現(xiàn)船舶傾角補償作用。(4)反饋測量元件反饋元件采用1000線增量式光電編碼器，位置檢測裝置在伺服系統(tǒng)中處于反饋通路上，負責(zé)將實際位置信息反饋回DS3810驅(qū)動控制器的A+、A-、B+、B-四個端口。使得伺服控制器能夠根據(jù)當(dāng)前的實際位置計算出適當(dāng)?shù)目刂屏?，同時可以使控制器掌握電機的實際運轉(zhuǎn)的情況。所述的光電編碼器和力矩電機同軸，時刻檢測角度變化，反饋給驅(qū)動控制器，再經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器處理輸出，構(gòu)成位置閉環(huán)回路控制，提高系統(tǒng)控制精度。具體實施過程中，將穩(wěn)定平臺和航姿傳感器固定在轉(zhuǎn)臺上，航姿傳感器接通5V穩(wěn)壓電源，驅(qū)動控制器接通38V穩(wěn)壓電源，激光測距儀接通24V穩(wěn)壓電源。伺服控制計算機通過串口 RS232分別與航姿傳感器和驅(qū)動控制器連接，激光測距控制計算機與激光測距儀通過串口 RS232連接。設(shè)置航姿傳感器通信波特率9600bps，頻率50Hz，驅(qū)動控制器通信波特率 9600bps，頻率 IOOHz。使用時，首先啟動航姿傳感器MTI-G和驅(qū)動控制器DS3810電源，運行伺服控制計算機的PID控制算法軟件，打開激光測距儀電源，運行激光測距控制軟件。轉(zhuǎn)臺控制計算機控制轉(zhuǎn)臺搖擺，模擬船舶在海上的運動情況。MTI-G采集roll、pitch、yaw實時數(shù)據(jù)，伺服驅(qū)動控制器接收角度輸入信號roll和光電編碼器的反饋信號，通過PID調(diào)節(jié)器處理輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動直流力矩電機，控制穩(wěn)定平臺內(nèi)支架帶動激光測距儀補償運動，保持激光測距儀水平。通過PID控制算法軟件觀測伺服控制效果，激光測距效果軟件檢測穩(wěn)定平臺補償效果。實際測試效果表明本發(fā)明單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺可以根據(jù)航姿儀實時采集的測量姿態(tài)控制伺服系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定位置控制，補償由于外界海浪所引起的船縱橫傾運動對激光測距儀的干擾，這種單自由度補償方案可以保證激光測距儀實時、穩(wěn)定地跟蹤測量海上目標(biāo)，不會出現(xiàn)目標(biāo)丟失的現(xiàn)象。本發(fā)明未詳細說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求
1.一種單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，包括機械支架、航姿傳感器、伺服驅(qū)動控制器、伺服電機、光電編碼器和激光測距儀；其特征是所述機械支架包括外支架和內(nèi)支架， 外支架與內(nèi)支架通過傳動軸轉(zhuǎn)動連接；外支架安裝在船上，航姿傳感器固定在外支架上，伺服電機安裝在外支架上并通過傳動軸與內(nèi)支架相連，激光測距儀安裝在內(nèi)支架上，光電編碼器與伺服電機同軸安裝；航姿傳感器實時采集來自船舶的航姿信號并輸入伺服驅(qū)動控制器，光電編碼器實時監(jiān)測伺服電機轉(zhuǎn)動角度信息反饋給伺服控制驅(qū)動器；伺服驅(qū)動控制器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，接收航姿傳感器的信號和光電編碼器的反饋信號，通過PID調(diào)節(jié)器處理的輸出信號，控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，控制激光測距儀補償船體的干擾角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，其特征是內(nèi)支架呈U 形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，其特征是再U形內(nèi)支架的U形的底部設(shè)置有配重。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，其特征是外支架外側(cè)設(shè)置有電機支架，伺服電機通過電機支架安裝在外支架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，其特征是航姿傳感器和光電編碼器通過RS232串口與伺服驅(qū)動控制器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺，其特征是航姿傳感器和光電編碼器通過RS232串口與伺服驅(qū)動控制器連接。
7.一種基于權(quán)利要求1的單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺的控制方法，其特征是(1)系統(tǒng)初始化，包括航姿傳感器串口接收數(shù)據(jù)初始化和伺服驅(qū)動控制器串口接收數(shù)據(jù)初始化兩部分；RS232串口初始化是通過串口讀取航姿傳感器是否正常工作信號，如果返回否，則檢查工作情況，重新初始化；伺服驅(qū)動控制器初始化包括器工作模式選擇、電機正轉(zhuǎn)方向設(shè)置、工作電壓電流限制，參數(shù)設(shè)置，如果一切準(zhǔn)備就緒則執(zhí)行下一步；(2)PID控制，航姿傳感器的輸入角度信號是模擬信號，首先經(jīng)過A/D采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出電機的驅(qū)動信號，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換復(fù)現(xiàn)模擬的電壓控制信號控制伺服電機實現(xiàn)位置控制；同時光電編碼器反饋信號反饋給伺服驅(qū)動控制器，經(jīng)比較計算穩(wěn)定平臺是否達到期望的輸出位置，若未達到，則PID控制器調(diào)節(jié)輸出，使伺服電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到穩(wěn)態(tài)無誤差時一次調(diào)節(jié)過程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種單自由度船用激光測距儀穩(wěn)定平臺及控制方法。包括機械支架、航姿傳感器、伺服驅(qū)動控制器、伺服電機、光電編碼器和激光測距儀；機械支架包括外支架和內(nèi)支架，外支架與內(nèi)支架通過傳動軸轉(zhuǎn)動連接；外支架安裝在船上，航姿傳感器固定在外支架上，伺服電機安裝在外支架上并通過傳動軸與內(nèi)支架相連，激光測距儀安裝在內(nèi)支架上，光電編碼器與伺服電機同軸安裝；航姿傳感器實時采集來自船舶的航姿信號并輸入伺服驅(qū)動控制器，光電編碼器實時監(jiān)測伺服電機轉(zhuǎn)動角度信息反饋給伺服控制驅(qū)動器；伺服驅(qū)動控制器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，接收航姿傳感器的信號和光電編碼器的反饋信號，通過PID調(diào)節(jié)器處理的輸出信號，控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。
文檔編號G01C3/02GK102519425SQ20111032516
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者宋志遠, 張輝, 李峰, 湯靈, 王中石, 王宏鍵, 馬海龍, 黃衛(wèi)權(quán) 申請人:哈爾濱工程大學(xué)