[发明专利]一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵系统及方法，首先驾驶员直接操纵手柄，通过UART串口模块与岸上单片机通信，经控制算法处理产生控制吊舱推进器转速和转向的控制数据；接着通过无线模块与船上单片机之间进行通信，经控制算法产生3路控制无刷直流电机转动的PWM波信号，PWM信号经电机驱动模块控制吊舱推进器的转速和转向，从而实现船模相应的操纵运动。

技术领域

本发明涉及一种吊舱推进船模操纵系统及方法，特别是一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵系统及方法，属于船舶控制技术领域。

背景技术

回转性、转首性和停船性能是船舶在行进过程中的几个重要性能，尤其是在船舶离靠码头、进出港等低速行驶的工况下，提高其操作的精确性、简便性具有非常重要的意义。对于传统螺旋桨船而言，在低速下进行灵活机动的操作性能不甚理想，桨和舵配合的操作难度也十分之高。

目前对船舶操纵控制方法的操作主要依赖于控制面板(滚轮)和键盘，驾驶员需要通过培训学习其使用方法。控制面板和键盘按键和指令较多，手动操作方式不是很方便，在使用过程中需要海员分散精力保证操作的正确性，这给船舶航行带来一定的安全隐患。

随着航海科学技术和船舶与海洋工程的快速发展，吊舱推进作为一种新型推进技术越来越多地出现在人们的视野中，凭借其360°全回转的特性和优良的操纵性，使得船舶在离靠码头、进出港口、机动作业的机动性和安全性大大增加。研究表明，吊舱推进船舶有较高机动性与操纵性，具有实现前进、倒车、左转、右转、原地回转等复杂操纵运动的能力。

船舶操纵控制手柄作为船舶操纵系统的关键设备，广泛的应用于控制台、驾驶室以及其它操纵设备。随着船舶操纵自动化技术的飞速发展，对船用控制手柄的整体性能、外观质量、功能专业化等要求越来越高。现有的船用控制手柄主要存在如下缺陷：一是功能单一，现有的手柄多为单轴控制手柄，对于主机和舵机，只能分开操作，不能实现舵与机的一体化操作；二是操纵手感差。

三轴操纵手柄可直接输出手柄摆动方向角、手柄摆动幅度角、手柄旋钮旋转角三个参数，功能齐全，可用于实时控制船舶的操纵运动。

为提高船舶操纵方法的简便性、人性化程度，将三轴操纵手柄与吊舱推进船模操纵相结合，有利于提升船舶操纵的精准性，降低船舶复杂操作运动难度，使船舶操纵逐渐成为一种享受。本发明可为国内自主开发基于手柄操纵控制的吊舱推进船舶产品提供技术支持，具有较好的推广价值和应用前景。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有手动操作技术的控制面板和键盘按键和指令较多，手动操作方式不方便的问题，本发明提出了一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵系统及方法。

技术方案

一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵系统，包括三轴操纵手柄、岸上控制系统和船上控制系统；岸上控制系统包括岸上STM32单片机开发板和无线发送模块，STM32单片机开发板和无线发送模块通过导线连接；船上控制系统包括无线接收模块、船上STM32单片机开发板和电机驱动模块，无线接收模块、船上STM32单片机开发板和电机驱动模块依次通过导线连接，三轴操纵手柄通过UART串口与岸上STM32单片机开发板通信。

一种基于手柄控制的吊舱推进船模操纵方法，步骤如下：摆动三轴操纵手柄实时输出手柄摆动方向角、手柄摆动幅度角、手柄旋钮旋转角三个参数，三个参数是三路RS232串口信号，通过UART串口通信直接传输到岸上STM32单片机开发板，岸上STM32单片机开发板接收到手柄操纵控制参数后，对控制参数进行处理产生控制吊舱推进器转速和转向的控制数据，通过无线发送模块发送，无线接收模块接收控制数据，并将控制数据与船上STM32单片机开发板进行通信，产生3路控制无刷直流电机转动的PWM波信号，PWM信号经电机驱动模块控制吊舱推进器的转速和转向，三个吊舱推进器协同工作，实现吊舱推进船模相应的操纵运动。

有益效果