[发明专利]一种船舶主机遥控操纵器油门档位的控制方法

摘要

本发明公开的船舶主机遥控操纵器油门档位的控制方法，通过两个MEMS运动传感器分别将操纵手柄和操纵底座的当前的转动角速度数据实时传输至微控制器，由微控制器分别计算得到操纵手柄和操纵底座的当前转动角度，再计算操纵手柄转动后的空间向量并计算操纵手柄当前的实际转动角度，通过CAN通信电路将操纵手柄当前的实际转动角度数据传输至微控制器，最终由微控制器计算并确定操纵手柄当前的实际转动角度对应的实际油门档位，实现对船舶柴油发动机油门档位的远程操控和切换。该方法可有效消除船体在风浪等外力作用下发生晃动所导致的操纵手柄的转动，确保每次操纵手柄的转动都等同人为操作，从而保证对船舶柴油发动机油门档位的远程操控精度。

主权项

1.一种船舶主机遥控操纵器油门档位的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在船体安装主机遥控操纵器，该主机遥控操纵器包括操纵手柄、操纵底座、第一MEMS运动传感器和运动传感器处理模块，所述的运动传感器处理模块包括第二MEMS运动传感器、微控制器、CAN通信电路和电源管理电路，所述的电源管理电路用于向所述的第一MEMS运动传感器、第二MEMS运动传感器、微控制器和CAN通信电路供电，所述的操纵底座固定在船体上，所述的运动传感器处理模块安装在所述的操纵底座上，所述的第一MEMS运动传感器安装在所述的操纵手柄上，所述的操纵手柄可转动地安装在所述的操纵底座上，所述的操纵底座上设置有限位装置，所述的限位装置将所述的操纵手柄的转动角度限制在0～δ度范围内；步骤二、设定船舶柴油发动机油门档位数量ρ，ρ为正整数，每个档位下操纵手柄的转动角度范围为δ/(ρ‑1)；步骤三、将主机遥控操纵器初始化，上电，获取第一MEMS运动传感器的绝对坐标系与第二MEMS运动传感器的绝对坐标系之间的夹角(α₀，β₀，γ₀)，将其保存在微控制器中，用于坐标系同步和校准；步骤四、转动操纵手柄，第一MEMS运动传感器随操纵手柄转动，第一MEMS运动传感器采集操纵手柄当前的转动角速度(ω_x，ω_y，ω_z)并将当前的转动角速度数据实时传输至微控制器，第二MEMS运动传感器采集操纵底座当前的转动角速度(ω_x′，ω_y′，ω_z′)并将当前的转动角速度数据实时传输至微控制器，由微控制器分别计算得到操纵手柄的当前转动角度(α，β，γ)和操纵底座的当前转动角度(α′，β′，γ′)；船体不晃动时，操纵底座的当前转动角度为(0，0，0)，此时操纵手柄的当前转动角度(α，β，γ)即为理论转动角度(α_x，β_y，γ_z)；当船体晃动时，α_x＝α‑α₀‑α′、β_y＝β‑β₀‑β′、γ_z＝γ‑γ₀‑γ′；步骤五、计算操纵手柄转动后的空间向量v_rot，将操纵手柄相对于其绝对坐标X轴、Y轴和Z轴转动的空间向量分别记为v_x、v_y和v_z，v_x、v_y和v_z的计算表达式分别为：v_x＝(cosθ_x)v+(1‑cosθ_x)(v·k_x)k_x+(sinθ_x)k_x×v    (1)v_y＝(cosθ_y)v_x+(1‑cosθ_y)(v_x·k_y)k_y+(sinθ_y)k_y×v_x    (2)v_z＝(cosθ_z)v_y+(1‑cosθ_z)(v_y·k_z)k_z+(sinθ_z)k_z×v_y    (3)操纵手柄转动后的空间向量v_rot的表达式为：v_rot＝v_z     (4)步骤六、计算操纵手柄当前的实际转动角度Angle，Angle的表达式为：其中，式(1)～式(5)中，v为操纵手柄转动前的空间向量；k_x为以操纵手柄的绝对坐标X轴为旋转轴的单位向量；k_y为以操纵手柄的绝对坐标Y轴为旋转轴的单位向量；k_z为以操纵手柄的绝对坐标Z轴为旋转轴的单位向量；θ_x为空间向量v_x绕操纵手柄的绝对坐标X轴的转动角度，θ_x∈α_x；θ_y为空间向量v_y绕操纵手柄的绝对坐标Y轴的转动角度，θ_y∈β_y；θ_z为空间向量v_z绕操纵手柄的绝对坐标Z轴的转动角度，θ_z∈γ_z；|v_rot|为操纵手柄转动后的空间向量v_rot的模；|v|为操纵手柄转动前的空间向量的模；步骤七、CAN通信电路将操纵手柄当前的实际转动角度Angle的数据传输至微控制器，由微控制器计算并确定操纵手柄当前的实际转动角度对应的实际油门档位，实现对船舶柴油发动机油门档位的远程操控和切换。