船舶航向控制仿真器的研制

中图分 类号 ： ６ Ｕ ２ ６
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ ０ ０ （ ） ０ —０ １ ７ — ９ Ｘ ２ １ ） ４ａ 一 ０ ７ ３ ２ 模 型参 数 ， 拟 不 同船型 、 同状态 下 的操纵 模 不 性能 口 操舵仪 模拟 器以￥ － ０ Ｌ １ 】 。 ７ ２ ０ Ｐ Ｕ 为硬件 平 台 ， 化 的 船舶 模 型 可直 接 在Ｐ Ｃ 简 Ｌ 中运 算 】 Ｐ Ｃ 收 盘台 ＊ Ｐ 机 界面 上 的操 作信 息 ， Ｌ 接 ＩＣ ｌ 根 据 模 型运 算 结果 ， 制 盘 台 上仪 表 和指 示 控 灯 的 显 示 及 复 示 仪 电机 的运 转 指 示 船 舶 航
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１船舶航向控制仿真器的设计
船 舶 航 向控制 仿 真 器 由操 舵仪 模拟 器 和 ＰＣ机 两 大 部 分 组 成 。 舵 仪 模 拟 器 由￥ － 操 ７ ２ ０ ＬＣ、 ０Ｐ 随动舵 令检测 编码 器、 向检测编 码 航 器 、 台 上 的舵 轮 、 钮 、 盘 按 仪表 和 指示 灯 等 组 成 ， 图１ 示 ， 外 观 及操 作 功能 与实 船 几 如 所 其 乎 一 致 ， 高 了 训 练 的真 实 性 。 Ｃ 包 含 仿 提 Ｐ 机 真模 型 、 数据 库 ， 与硬 件操 作 功能相 同的仿 真 操 纵界 面 ， 图２ 示 。 如 所 图 １ ， 台 上 左 侧 带 灯 按 钮 用 于 自动 中 盘 操 舵 时 的航 向设 定 、 敏 度 及ＰＩ 灵 Ｄ参 数 的调 整， 设定 航 向 值 及 参 数 用 数 码 管 显 示 。 侧 右 上 方 为 船 型 、 载 状 态 、 深选 择和 指示 的 装 水 带 灯 按 钮 。 侧 下 方 为 船 舶 主 机 车 令 指 示 右 灯 ， 示 不 同 的船 舶航 速 。 台 上还 有指 示 指 盘 航 向 的 复 示 仪 、 示 转 船 速 率 的 光柱 表 、 指 舵 角指示表 、 令表 、 舵方式 转换开关 、 舵 操 操 舵手柄 、 舵机 控 制 转 换 开 关 、 向偏 离报 警 航 和应答按钮 、 轮等 。 舵 复 示 仪 由两 个 罗经 盘 组 成 ， 由电 机通 过 减 速齿 轮 机 构驱 动 ， 圈大 圆 盘和 内圈小 圆 外 盘都 可 以转动 。 内圈小 罗盘 转动 一 圈 ， 圈大 外 罗盘 转动 ｌ 度 。 ０ 电机驱 动 罗盘转 动时 ， 舶航 船 向变 化 由Ｐ ｉ 录 光 电编码 器 的脉 冲数 来测 ＬＣ ￣ 量 。 Ｌ 也 通过 光 电编码 器 测量舵 轮 舵令 。 Ｐ Ｃ 盘 台上 的其 它按 钮 、 关状 态都 送 入Ｐ 开 ＬＣ， ＬＣ Ｐ 根 据 程 序运 行 结 果 来控 制 指 示 灯 、 表和 数 仪 码管的显示。 图２ 系统 登录 后 的主 界面 。 是 左边 是航 向 设定、 自动 舵参 数 和舵 机油 泵开 关 ， 中间是 模 拟 罗经 复示 仪 自定 义控 件 、 向速 度 显示 控 转 件 、 角指 示和 舵 轮控 件 ， 边是 船 舶状 态和 舵 右 车 钟 状 态及 消 声 按 钮 ， 右边 是 操舵 模 式 切 最 换 开 关 、 令 指 示和 应 急 操舵 开 关 。 舵
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向。
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在Ｐ 机 上 应 用 Ｃ Ｃ ＃语 言 编程 ， 设计 操 舵 仪 界 面 ， 进 行 单 机操 舵训 练 ， 对 船 舶 模 可 可 型、 舵机模 型和 系统功 能进 行Ｐ Ｃ仿真 。 Ｌ Ｐ Ｃ与 Ｐ 机 连接 ， 舵仪 的 仪表 、 示灯 、 数及 航 Ｃ 操 指 参 向值 在Ｐ Ｃ上远 程 监 视 ， 的操 作 信 息 送 到 ＰＣ Ｐ 远 程操 作 。 ＬＣ主程序 如 图３： ＬＣ Ｐ 船 舶 航 向控 制仿 真 器 能够 仿 真 大 、 两 小 种船 型 ， 轻载 和重 载两种 状 态 ， 水和 浅水 两 深 种环 境 ， 并能 随时 切换 ； 仿真 船舶 在 不同车 令 状 态下 运 行情 况 ： 速 、 速 、 速 、 速 、 全 半 慢 微 停 车和 完 车六种 状态 ； 响应 自动 、 能 随动 和应 急 三种 操 舵模式 ， 解 出相应 的舵 角 、 向角和 求 航 转舵 角速 率 ； 自动操 舵 模 式下 可 设 定航 向并 可调 整 自动 舵 的 灵敏 度 、 、、 Ｐ Ｉ Ｄ系数 ； 动 操 随 舵 时 响应 舵 轮舵 令 ， 急 操舵 时 响应 手 柄信 应 号； 能响应 舵机 油泵 的 启动 、 停止 和油 泵运 转
Ｑ：
Ｓ ｃ ｅｎ ａｎ Ｔ ｅｃｈ ｉ ｃｅ ｄ ｎｏＩ ｇ ｙ ｌ ｏｖａｔｏｎ ｏ ｎｎ ｌ Ｈ ｅｒ ｉ ａｄ
程 技
术
船 舶 航 向 控 制 仿 真器 的研 制
孙 增 华 （ 青岛港 湾职 业技术 学 院轮机 工程 系 山东青 岛
２６０ ） ６ ４ ４

摘 要 ： 绍 了船 舶 航 向 控 制 仿 真 器 的 作 用 和 功 能特 点 ， 介 简述 了船 舶 航 向 控 制 仿 真 器 的 基 本 原 理 及 ＰＬ ｃ实现 的 基 本 方 法 。 船 舶航 向控 制 该 仿真 器 能 够 满足 Ｉ Ｍ０和 国家 海 事 局 规 定 的 驾 驶 员和 值 班 水 手 培 训 任 务 的 需要 ， 高远 洋 船 舶 驾驶 员的 船 舶 操 纵 能 力 。 提 关 键 词 ： 舶 航 向控 制 仿 真 器 Ｐ Ｃ 船 Ｌ
。
为 了满 足 Ｉ 规 定 的驾 驶 员和值 班 水手 Ｍ０ 训 要 求 ， 高 远洋 船 舶 驾驶 员的 操船 能 提 航 海院 校配 置 了航海 模拟 器 。 由于 模拟 行 成 本和 造 价 较 高 ， 适合 于火 批学 员 不 机 训 练 。 海 院校 虽 然 有船 舶 航 向控 制 航 器 ， 它 们 功 能不 全 ， 贴 近教 学 实 际 ， 但 不 方面 不能 满 足Ｉ ＭＯ的评 估规 范 。 为 了满 足船 舶 驾驶 专业 的培 养 与知识 更 求 ， 据Ｉ 根 ＭＯ颁 布 的 “ 员 培训 、 海 发证 及 标 准 国 际公 约 ” 我 国 海事 局 制 订并 颁 和 ｒ海 船船 员适 任证 书考试 、 “ 评估 和发证 规 大纲 ” 以 远洋 船 舶的航 向控 制 器为 研究 ， 研制 以西 门子Ｓ －２ ０ Ｃ为控 制核 心 ， ７ ０ ＰＬ ＰＣ 进 行联 合控 制 、 机 监控 与 记录 的船 舶 控制 仿真 器 ， 增加船 况 和船 速仿 真功 能 ，