一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统，包括STM32最小系统板模块、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块。STM32最小系统板主要完成与上位机的通信、控制信号输出以及对位置反馈信号的测量；电液伺服阀放大模块主要完成的功能是驱动电液伺服阀；电源模块主要完成的任务是为系统的各个模块进行供电，需供电的部分有电液伺服阀放大模块的运放±15V电源和位置反馈模块的光栅尺5V电源。
【专利说明】一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统
所属【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统。
【背景技术】
[0002]一般的双体船由两个传统的单体船组成，两个单体船之间通过甲板进行连接。由于两个单体船间有较大的间隔，因此甲板面积比一般船体大，使双体船有较大的装载量。双体船的下部分是由两个瘦长的单体船组成，在船舶行驶过程中将会减小行驶阻力，因此快速性成为双体船的主要特点之一。同时，由于双体船下部分由两个单体船组成,使得船体有较大的宽度，能承受更大的风浪，使船体的稳定性大大提高。在双体船的发展中，在船体上加装尾压浪板，可以通过增加船体虚长度，改变尾部兴波，达到减小船体航行阻力节约能源的目的。尾压浪板的主要作用如下:1)改变尾部兴波，降低“鸡尾流”的高度；2)增大船体的“虚长度”，提高船体的长度系数；3)安装尾压浪板可以使船体受到一定的升力，因此通过尾压浪板可以进行船体姿态的改变。在国内外一些研究者设计的尾压浪板一般有三种形式:垂直安装(尾楔)、以一定负角度安装(尾压浪板)以及尾楔/尾压浪板结合体等。该课题中穿浪双体船尾压浪板电液伺服系统的实现是压浪板提高快速性的前提，该系统的好坏会严重影响尾压浪板的性能。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于设计一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统。本设计通过对系统的负载特性分析，完成了电液伺服阀、液压缸、位置传感器以及微控制器的选型。该系统以STM32为控制核心，电液伺服阀和液压缸为执行元件，并通过位置反馈环节使系统构成闭环。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:
[0005]一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统，其特征在于:该系统由STM32最小系统板模块、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块组成；所述STM32最小系统板模块分别连接上位机、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块；STM32最小系统板主要完成与上位机的通信、控制信号输出以及对位置反馈信号的测量；电液伺服阀放大模块主要完成的功能是驱动电液伺服阀；电源模块主要完成的任务是为系统的各个模块进行供电。
[0006]本实用新型由STM32最小系统板模块、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块组成。STM32最小系统板包括了复位电路、时钟电路、电源电路。电液伺服阀放大模块主要完成的功能是驱动电液伺服阀；该设计中选用的电液伺服阀为电流驱动型，其额定电流为-SmA'SmA ;因此设计时选用恒流源作为电液伺服阀的驱动电路。在本设计中需要的电源有以下几部分组成:运算放大器供电电源，运放偏置电压和光栅尺5V电源，STM32供电电压3.3V。由于在设计中STM32需要与上位机通过串口通信(通过USB转串口模块)，因此STM32直接由USB供电。其它部分由设计的电源模块供电。
[0007]该系统的工作原理如下:上位机向系统发送位置信息信号，下位机将接收到的上位机指令信号与位置传感器反馈回来的实际位置信号进行比较。若给定位置信息大于实际的位置，下位机将正的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驱动电液伺服阀，最终实现液压缸正向移动。反之，下位机将负的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驱动电液伺服阀，最终液压缸将反向移动。最终使实际位置跟踪上给定位置信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的系统原理结构图。
[0009]图2为总体框图。
[0010]图3为本实用新型的电液伺服阀驱动电路。
[0011]图4为电源模块电路。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型的原理和具体连接关系做更详细地描述:
[0013]结合图1，图1是本实用新型的系统原理结构图；该系统的工作原理如下:上位机向系统发送位置信息信号，下位机将接收到的上位机指令信号与位置传感器反馈回来的实际位置信号进行比较。若给定位置信息大于实际的位置，下位机将正的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驱动电液伺服阀，最终实现液压缸正向移动。反之，下位机将负的控制量送入伺服放大器，伺服放大器驱动电液伺服阀，最终液压缸将反向移动。最终使实际位置跟踪上给定位置信息。
[0014]图2为本实用新型的总体框图。本系统的硬件设计中包括了:STM32最小系统板模块、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块。STM32最小系统板主要完成与上位机的通信、控制信号输出以及对位置反馈信号的测量；电液伺服阀放大模块主要完成的功能是驱动电液伺服阀；电源模块主要完成的任务是为系统的各个模块进行供电，需供电的部分有电液伺服阀放大模块的运放电源和位置反馈模块的光栅尺5V电源。
[0015]图3为本实用新型的电液伺服阀驱动电路；该设计中选用的电液伺服阀为电流驱动型，其额定电流为-SmA'SmA ;因此设计时选用恒流源作为电液伺服阀的驱动电路。
[0016]图4为电源模块电路；在本设计中需要的电源有以下几部分组成:运算放大器供电电源，运放偏置电压和光栅尺5V电源，STM32供电电压3.3V。由于在设计中STM32需要与上位机通过串口通信(通过USB转串口模块)，因此STM32直接由USB供电。在设计的电源模块中，220V交流电经过变压器变为12V交流电，通过整流桥将交流电整流为直流电压，电路中的滤波器电容起到滤波的作用。由于设计时经整流桥输出的直流电压达到15V左右，若直接经过5V稳压芯片稳压到5V，5V稳压芯片将承受较大的电压差，其受热比较严重，因此在设计时15V和5V电压之间通过9V稳压芯片进行过渡，减少5V稳压芯片的受热情况。
【权利要求】
1.一种穿浪双体船尾压浪板伺服系统，其特征在于:该系统由STM32最小系统板模块、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块组成；所述STM32最小系统板模块分别连接上位机、电源模块、电液伺服阀放大模块和位置反馈模块；STM32最小系统板主要完成与上位机的通信、控制信号输出以及对位置反馈信号的测量；电液伺服阀放大模块主要完成的功能是驱动电液伺服阀；电源模块主要完成的任务是为系统的各个模块进行供电。
【文档编号】B63B1/40GK204056193SQ201420522908
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】李相武, 王瑛, 李忠喜 申请人:哈尔滨恒誉名翔科技有限公司