CN110435813B - 一种基于动力定位***的手操杆调校方法 - Google Patents
一种基于动力定位***的手操杆调校方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110435813B CN110435813B CN201910571248.6A CN201910571248A CN110435813B CN 110435813 B CN110435813 B CN 110435813B CN 201910571248 A CN201910571248 A CN 201910571248A CN 110435813 B CN110435813 B CN 110435813B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- operating lever
- manual operating
- dynamic positioning
- calibration
- positioning system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
- B63H21/213—Levers or the like for controlling the engine or the transmission, e.g. single hand control levers
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Algebra (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于动力定位***的手操杆调校方法,其技术特点在于:包括以下步骤:步骤1、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的基础调校标定;步骤2、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的智能调校标定,并生成手操杆的定制化输入输出响应曲线;步骤3、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的基础调校解算;步骤4、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的智能调校解算,最终输出横向、纵向、艏向三维控制力。本发明通过智能调校设计,实现了手操杆输入输出特性的定制化设计,满足了动力定位***在不同舰船、不同作业任务中的操控需求,具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于船舶动力定位技术领域,尤其是一种船舶动力定位***的手操杆调校方法。
背景技术
随着人类对海洋的不断开发,传统的锚泊定位***已经无法满足深海水域的作业需求。而动力定位***能够利用船舶自身配备的推进器,抵御海上环境的干扰,实现船舶位置与艏向的保持,且其具有定位精度高、机动性强、不受海域深度限制等优点,是深海作业设备必备的保障装备之一。
动力定位***手操杆,是动力定位***最重要、最直接、使用最频繁的人机交互设备之一。操作人员通过移动手操杆,可以为动力定位***提供横向X、纵向Y、艏向N的3维位置输入(百分比),该输入经过手操杆的基础调校和智能调校解算,可转化为控制器的3维推力指令(百分比),再由控制器进行推力分配、反馈控制,最终使舰船按照预想指令实现位置和姿态控制。
手操杆调校,是保证手操杆输入准确性、灵活性的重要环节,其输入信息为手操杆的3轴原始位置(百分比),其输出为全船推力指令(百分比)。手操杆调校包括手操杆基础调校、手操杆智能调校两部分。通过手操杆基础调校,可以修正手操杆输入的各种偏差,保证指令输入的可靠性、准确性;同时,通过手操杆智能调校,可以定制化手操杆的输入输出特性,得到不同场景的物理量响应输出,满足不同舰船、不同作业任务的操控需求。
经检索发现,公开号为CN105416550A,名称为“一种动力定位操纵面板交互***”的专利申请中,其操纵面板交互***包含了手操杆处理模块,但该专利申请仅对手操杆模块进行了硬件描述,没有阐述手操杆实现位置信息到推力信息的转换过程及算法,更没有涉及定制化输入输出特性的智能调校。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种船舶动力定位***的手操杆调校方法,能够消除动力定位***手操杆的机械偏差,并实现手操杆输入输出特性的定制化设计,满足不同舰船、不同作业任务的操控需求。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于动力定位***的手操杆调校方法,包括以下步骤:
步骤1、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的基础调校标定;
步骤2、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的智能调校标定,并生成手操杆的定制化输入输出响应曲线;
步骤3、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的基础调校解算;
步骤4、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的智能调校解算,最终输出横向、纵向、艏向三维控制力。
而且,所述步骤1的基础调校标定的项目,包括横向、纵向、艏向三个维度,每个维度涉及最小值、零位、最大值、死区四项项目,共计十二个标定数值,全部标定数值均采用百分比形式;
所述步骤1的具体步骤包括:
(1)将手操杆移动到其机械零位,记录此时获取到的原始位置信息,完成三轴零位调校的标定;
(2)移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的正向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息,再移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的负向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息;
(3)三轴死区调校的标定数值,在(0,10]进行自主设定。
而且,所述步骤2的具体步骤包括:
(1)建立手操杆输入输出直角坐标系,操作人员通过鼠标或触屏,在直角坐标系内输入两个换向点A(XA,YA)、B(XB,YB);
(2)进行输入换向点的校验:(XA-XB)*(YA-YB)>0,以此保证定制曲线的单调递增;
(3)根据原点O(0,0)、换向点A(XA,YA)、B(XB,YB)、终点E(100,100)四点坐标,求得OA、AB、BE直线方程,并计算线段OA、AB、BE的长度;
(4)取OA、AB长度小者的1/3,分别在线段OA、AB的近A端截取A1、A2两点,求得两者坐标;
(5)分别过A1、A2两点,做OA、AB的垂线,相交于一点O1,并求得其坐标;
(6)求得以O1为圆心、A1O1为半径的圆方程,即为弧线A1A2段的曲线方程;
(7)采用与上述(4)、(5)、(6)步相同的方法,求得以O2为圆心、O2B1为半径的圆方程,即为弧线B1B2段的曲线方程;
(8)由此可得到“直线段OA1-弧线A1A2-直线段A2B1-弧线B1B2-直线段B2E”分段曲线方程。
而且,所述步骤3的基础调校解算的具体步骤包括:
(1)比较当前手操杆原始位置与上一次手操杆原始位置,确定是否超出了死区阈值:超出阈值,即为有效输入;不超出阈值,则认为是手操杆在该方向未动作或仅有非人为的轻微抖动;
(2)比较当前手操杆原始位置与零位标定值,确定手操杆处于正半区还是负半区;
(3)插值计算,计算手操杆基础调校后的位置信息。
而且,所述步骤4的智能调校解算的具体步骤包括:
(1)获取基础调校后的位置信息;
(2)比较基础调校后的位置信息X与O、A1、A2、B1、B2、E各点横坐标:若0≤X≤X(A1),将X带入直线段OA1方程,求得推力输出;若X(A1)<X<X(A2),将X带入弧线A1A2方程,求得推力输出;若X(A2)≤X≤X(B1),将X带入直线段A2B1方程,求得推力输出;若X(B1)<X<X(B2),将X带入弧线B1B2方程,求得推力输出;若X(B2)≤X≤100,将X带入直线段B2E方程,求得推力输出。
本发明的优点和有益效果:
1、本发明的手操杆调校方法包含基础调校和智能调校两大模块:通过手操杆基础调校,解决了动力定位***手操杆的死区、零位漂移、极值漂移等问题,修正了手操杆输入的各种偏差,保证了指令输入的可靠性、准确性;通过智能调校设计,实现了手操杆输入输出特性的定制化设计,满足了动力定位***在不同舰船、不同作业任务中的操控需求,具有很高的实用价值。
2、本发明通过基础调校,消除了手操杆原始位置信息(百分比)潜在的零位漂移、极值漂移、死区抖动等误差,保证了指令输入的可靠性、准确性。
3、本发明通过智能调校,定制化了手操杆的输入输出特性,在不同舰船、不同作业任务情况下,可以快速调整手操杆的响应特性,满足不同工况的舰船操控需求。
附图说明
图1是本发明的处理流程图;
图2是本发明的手操杆定制化输入输出响应曲线生成示意图;
图3是本发明的步骤2的处理流程图;
图4是本发明的步骤3的处理流程图;
图5是本发明的动力定位***手操杆实物图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述:
一种基于动力定位***的手操杆调校方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤1、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的基础调校标定;
在本实施例中,所述步骤1的基础调校标定的项目,包括横向、纵向、艏向三个维度,每个维度涉及最小值、零位、最大值、死区四项内容,共计十二个标定数值,全部标定数值均采用百分比形式。
所述步骤1的具体步骤包括:
(1)将手操杆移动到其机械零位(横向、纵向、艏向三个维度都要在其机械零位),记录此时获取到的原始位置信息,完成三轴零位调校的标定。
(2)移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的正向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息,再移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的负向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息。
(3)三轴死区调校的标定数值,可以在(0,10]进行自主设定。
步骤2、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的智能调校标定,并生成手操杆的定制化输入输出响应曲线,如图2所示。
在本实施例中,如图3所示,所述步骤2的具体步骤包括:
(1)建立手操杆输入输出直角坐标系,操作人员通过鼠标或触屏,在直角坐标系内输入两个换向点A(XA,YA)、B(XB,YB);
(2)进行输入换向点的校验:(XA-XB)*(YA-YB)>0,以此保证定制曲线的单调递增;
(3)根据原点O(0,0)、换向点A(XA,YA)、B(XB,YB)、终点E(100,100)四点坐标,求得OA、AB、BE直线方程,并计算线段OA、AB、BE的长度;
(4)取OA、AB长度小者的1/3,分别在线段OA、AB的近A端截取A1、A2两点,求得两者坐标;
(5)分别过A1、A2两点,做OA、AB的垂线,相交于一点O1,并求得其坐标;
(6)求得以O1为圆心、A1O1为半径的圆方程,即为弧线A1A2段的曲线方程;
(7)采用与上述(4)、(5)、(6)步相同的方法,求得以O2为圆心、O2B1为半径的圆方程,即为弧线B1B2段的曲线方程;
(8)由此可得到“直线段OA1-弧线A1A2-直线段A2B1-弧线B1B2-直线段B2E”分段曲线方程。
需要指出的是,在定制化输入输出曲线的生成过程中,如果直线段OA与AB恰好共线(或者直线段AB与BE恰好共线),那么就不用计算它们的过渡弧线A1A2(或弧线B1B2)了。
步骤3、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的基础调校解算;
在本实施例中,所述步骤3的基础调校解算的具体步骤包括:
(1)比较当前手操杆原始位置(百分比)与上一次手操杆原始位置(百分比),确定是否超出了死区阈值:超出阈值,即为有效输入;不超出阈值,则认为是手操杆在该方向未动作或仅有非人为的轻微抖动;
(2)比较当前手操杆原始位置与零位标定值,确定手操杆处于正半区还是负半区;
(3)插值计算,计算手操杆基础调校后的位置信息。
在本实施例中,以横向X轴数据解算为例,手操杆基础调校的解算步骤如图4所示。
步骤4、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的智能调校解算,最终输出横向、纵向、艏向三维控制力。
在本实施例中,所述步骤4的智能调校解算的具体步骤包括:
(1)获取基础调校后的位置信息;
(2)比较基础调校后的位置信息X与O、A1、A2、B1、B2、E各点横坐标:若0≤X≤X(A1),将X带入直线段OA1方程,求得推力输出;若X(A1)<X<X(A2),将X带入弧线A1A2方程,求得推力输出;若X(A2)≤X≤X(B1),将X带入直线段A2B1方程,求得推力输出;若X(B1)<X<X(B2),将X带入弧线B1B2方程,求得推力输出;若X(B2)≤X≤100,将X带入直线段B2E方程,求得推力输出。
动力定位***手操杆,如图5所示,是动力定位***最重要、最直接、使用最频繁的人机交互设备之一。操作人员通过移动手操杆,可以为动力定位***提供横向X、纵向Y、艏向N的3维位置输入(百分比),该输入经过手操杆的基础调校和智能调校解算,可转化为控制器的3维推力指令(百分比),再由控制器进行推力分配、反馈控制,最终使舰船按照预想指令实现位置和姿态控制。
本发明的工作原理是:在手操杆使用前的标定环节,通过基础调校的标定环节,预存了手操杆极小值、零位、极大值、死区信息,通过智能调校的标定环节,定制化了手操杆的输入输出响应曲线;在手操杆工作时,基础调校解算以标定值为基础消除了零位、死区、极值偏差,保证了手操杆指令输入的可靠性、准确性,智能调校解算则根据定制化响应曲线,将手操杆的位置输入转换为推力输出,满足了不同工况的操船需求。
需要强调的是,本发明所述实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于动力定位***的手操杆调校方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的基础调校标定;
步骤2、在动力定位手操杆使用前,需要进行手操杆的智能调校标定,并生成手操杆的定制化输入输出响应曲线;
步骤3、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的基础调校解算;
步骤4、在动力定位***工作时,实时进行手操杆的智能调校解算,最终输出横向、纵向、艏向三维控制力;
所述步骤2的具体步骤包括:
(1)建立手操杆输入输出直角坐标系,操作人员通过鼠标或触屏,在直角坐标系内输入两个换向点A(XA,YA)、B(XB,YB);
(2)进行输入换向点的校验:(XA-XB)*(YA-YB)>0,以此保证定制曲线的单调递增;
(3)根据原点O(0,0)、换向点A(XA,YA)、B(XB,YB)、终点E(100,100)四点坐标,求得OA、AB、BE直线方程,并计算线段OA、AB、BE的长度;
(4)取OA、AB长度小者的1/3,分别在线段OA、AB的近A端截取A1、A2两点,求得两者坐标;
(5)分别过A1、A2两点,做OA、AB的垂线,相交于一点O1,并求得其坐标;
(6)求得以O1为圆心、A1O1为半径的圆方程,即为弧线A1A2段的曲线方程;
(7)采用与上述(4)、(5)、(6)步相同的方法,求得以O2为圆心、O2B1为半径的圆方程,即为弧线B1B2段的曲线方程;
(8)由此可得到“直线段OA1-弧线A1A2-直线段A2B1-弧线B1B2-直线段B2E”分段曲线方程。
2.根据权利要求1所述的一种基于动力定位***的手操杆调校方法,其特征在于:所述步骤1的基础调校标定的项目,包括横向、纵向、艏向三个维度,每个维度涉及最小值、零位、最大值、死区四项项目,共计十二个标定数值,全部标定数值均采用百分比形式;
所述步骤1的具体步骤包括:
(1)将手操杆移动到其机械零位,记录此时获取到的原始位置信息,完成三轴零位调校的标定;
(2)移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的正向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息,再移动手操杆达到其横向、纵向、艏向三个方向的负向最大位置,记录此时获取到的原始位置信息;
(3)三轴死区调校的标定数值,在(0,10]进行自主设定。
3.根据权利要求1所述的一种基于动力定位***的手操杆调校方法,其特征在于:所述步骤3的基础调校解算的具体步骤包括:
(1)比较当前手操杆原始位置与上一次手操杆原始位置,确定是否超出了死区阈值:超出阈值,即为有效输入;不超出阈值,则认为是手操杆在该方向未动作或仅有非人为的轻微抖动;
(2)比较当前手操杆原始位置与零位标定值,确定手操杆处于正半区还是负半区;
(3)插值计算,计算手操杆基础调校后的位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于动力定位***的手操杆调校方法,其特征在于:所述步骤4的智能调校解算的具体步骤包括:
(1)获取基础调校后的位置信息;
(2)比较基础调校后的位置信息X与O、A1、A2、B1、B2、E各点横坐标:若0≤X≤X(A1),将X带入直线段OA1方程,求得推力输出;若X(A1)<X<X(A2),将X带入弧线A1A2方程,求得推力输出;若X(A2)≤X≤X(B1),将X带入直线段A2B1方程,求得推力输出;若X(B1)<X<X(B2),将X带入弧线B1B2方程,求得推力输出;若X(B2)≤X≤100,将X带入直线段B2E方程,求得推力输出。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910571248.6A CN110435813B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种基于动力定位***的手操杆调校方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910571248.6A CN110435813B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种基于动力定位***的手操杆调校方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110435813A CN110435813A (zh) | 2019-11-12 |
CN110435813B true CN110435813B (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=68428364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910571248.6A Active CN110435813B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种基于动力定位***的手操杆调校方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110435813B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111760270B (zh) * | 2020-06-30 | 2024-06-28 | 歌尔科技有限公司 | 一种摇杆漂移处理方法、装置及相关组件 |
CN112346510A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-09 | 深圳市谷粒科技有限公司 | 一种类比摇杆的校准方法及装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8791899B1 (en) * | 2010-01-26 | 2014-07-29 | Open Invention Network, Llc | Method and apparatus of position tracking and detection of user input information |
US8296024B2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-10-23 | Caterpillar Inc. | Calibrating transmission motor torque |
CN103941885B (zh) * | 2014-03-21 | 2018-05-11 | 洛阳师范学院 | 一种基于惯性测量的操纵杆 |
CN105416550B (zh) * | 2015-09-24 | 2017-10-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种动力定位操纵面板人机交互*** |
CN107385701B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-18 | 浙江众邦机电科技有限公司 | 调速器档位自动校准方法、***、装置及控制终端 |
CN109612514B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-09-07 | 广东逸动科技有限公司 | 一种调速装置控制***的调速装置校准方法 |
-
2019
- 2019-06-28 CN CN201910571248.6A patent/CN110435813B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110435813A (zh) | 2019-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Research on fuzzy control of path tracking for underwater vehicle based on genetic algorithm optimization | |
Su et al. | Disturbance-rejection high-precision motion control of a Stewart platform | |
US9827675B2 (en) | Collision avoidance method, control device, and program | |
CN108319138A (zh) | 一种欠驱动无人艇的滑模-反步双回路轨迹跟踪控制方法 | |
CN110435813B (zh) | 一种基于动力定位***的手操杆调校方法 | |
CN108829113B (zh) | 一种多机器人编队自适应零空间行为融合方法 | |
US20120215334A1 (en) | Tool path generation method and device | |
CN108015766B (zh) | 一种非线性约束的原对偶神经网络机器人动作规划方法 | |
CN105500354A (zh) | 一种工业机器人应用的过渡轨迹规划方法 | |
CN105353725A (zh) | 用于工业机器人的过辅助点姿态空间圆弧插补方法 | |
CN107378952B (zh) | 一种冗余度机械臂末端执行器姿态保持的解决方法 | |
Ma et al. | Robust uncalibrated visual servoing control based on disturbance observer | |
CN109782759B (zh) | 一种轮式移动机器人的近似解耦、快速轨迹跟踪控制方法 | |
CN111660307A (zh) | 一种机器人操作高辅精度的虚拟夹具控制方法及*** | |
CN106583974A (zh) | 一种无需编程结构件激光快速寻位焊接***及焊接方法 | |
CN113741426B (zh) | 一种基于局部点云曲线拟合的机器人加工路径规划方法 | |
CN109857100A (zh) | 一种基于反演法和快速终端滑模的复合轨迹跟踪控制算法 | |
CN100565407C (zh) | 基于三个***的飞机部件位姿调整协同控制方法 | |
CN105159294A (zh) | 针对叉车模糊逻辑运动控制器的设计方法 | |
CN110561420B (zh) | 臂型面约束柔性机器人轨迹规划方法及装置 | |
CN106423657A (zh) | 一种基于索引曲线的热喷涂机器人路径规划方法及*** | |
Li | Robot target localization and interactive multi-mode motion trajectory tracking based on adaptive iterative learning | |
CN110744552A (zh) | 一种基于奇异摄动理论的柔性机械臂运动控制方法 | |
Simba et al. | Real-time trajectory generation for mobile robots in a corridor-like space using Bézier curves | |
CN104070523A (zh) | 基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |