回转轨迹实时器

海?’乏交‘通大八自学学报一咬第卷第期灿‘人回转轨迹实时器补补费乃振朱文蔚王文富程永兰周德兴摘回转轨迹的测绘仪器要,本文介绍船模拍它是用两台观察镜由人工同步地,。跟踪设于船模重心处的目标观察镜转角输出及重心机迹的计算应用微计算机,。、单板计算机解算通过姓转换就可以在试验的同时于,一,记录仪上。。获得重心的轨迹整个系统经济实用精度高可提高工效倍以上,,、一引言在船模舶操纵性试验中回转性试验是最常用的一种试验其目的主要是获得船模,,。的运动轨迹以测出表征船舶回转性的主要特征参数,船模回转试验在国外已向自动描绘航迹方向发展如荷兰水池中使用激光自动跟踪船,,通过计算机自动描绘航迹日本使用声纳结合计算机自动描绘航迹等但试验精度及试,,舶,的运动轨迹以测出表征船舶回转性的主要特征参数,船模回转试验在国外已向自动描绘航迹方向发展,通过计算机自动描绘航迹模。验条件的限制各有不同国内采用的方法有观察镜同步跟踪法高塔法摄影法电视摄象,,,法等但采用操作和调试简便结构简单轻巧经济效益及测试精度较高的试验设备仍然,,,,。是操纵性试验中极需解决的课题回转轨迹实时器就是为此目的而研制的,、二基木原理回转轨迹实时器是在用观察镜同步跟踪法测定回转轨迹的基础上使用单板计算机作为,解算装置通过月和转换在试验同时直接获得轨迹的,,,观察镜同步跟踪法是目前国内用得较彗遍的一种测定回转轨迹的方法它是在定长两,端设立两观察镜带有六炮镜头两观察镜由人工操纵同步地跟踪置于船模重心处的,,。目标如图所示,一设两观察镜与草线夹角为、、刀则任一瞬时船模币心的座标二夕,可表示为,。刀刀。。泛电工及计算毛学系年本文年月日,次到年月日收到修改稿回转轨迹实时器分十巴子七尸仁价孤图测绘轨迹原理刀刀‘夕把刀转换成电量输入函数记录仪获得刀曲线即可算得值,,,,,,,。并据此绘得回转轨迹一此方法简单有一定精度但计算及描绘工作显很大而且不能在试验同时获得轨迹,,,,。以进行实时分析、、、二刀二夕我们把模拟量刀转换成数字量按式解算出值再把值转换成,,,。模拟量输入一夕记录仪,这样在记录仪上实时描绘出重心轨迹一为了从记录轨迹上计算回转周期我们使用定时装置使记录仪描绘出山频率为,赫,芝的脉冲点所构成的轨迹这样还可估算进入航速和回转过程中航速变化的情况结合航向,,。角记录还可求得漂角,、三系统主件及其精度一系统的主件是单板计算机和观察镜。。除船模的控制系统外图是系统工作框图,图图系统工作框图的工作框图中要多用一块单片与多路化动态数据采集方式比较转换器和一,叱决单片上海交通大学学报年第期但是节省了多路化所需的采样一保持电路和附加电路减少了硬件的调,月转换器,’。试维护的工作准义简化软件卜时速度亦较快,,。图表示简化的程序流程图?苍设定工作方式』堂攀工作输出,求物叹’卢,‘此产,。了”‘汉产‘经逊竺扁兰,”’似产少,,“丁计”叮定时器求乙产,公,二拼口‘,一万不歹下花叹产万歹末图注意了运算的精度,程序流程图快速性和压缩所需的存储空间在程序设计中整个程序容纳在一,,。片的主要技术性能芯片中操作时只需通过操作键打入程序入口地址就可投入运行系统,,“。,。对输入信号刀的分辨率为一输出信号分辨率为最大输入电压计勺飞次任一勺大有效输入电压大有效输出电压能回转轨迹实时器运算精度在船模实际航行范围内误差小于,目标航迹范田瑙单象限《石,《,环境温度℃对分辨率运算精度和目标航行范围的限制来自单板计算机的宇长,例如对于位单板,““诊计算机而言一的正弦值俨的余弦值将是相同的如果要求目标航迹范围超,,。过单象限时图是则计算机的有效字长就变为刀并从护变化到,俨的,这样将使分辨率和运算精度下降锡、。办刀滋按口转换特性,“尹’广、‘一尹州一一‘卜可记录仪卜”一“一一…乙魔“图刃刁和接口转换特性上海交通大学学报自年第期、。由图可见月按口的线性度和精度都很好。观察镜外形如图照片所示共结构见图,几远镜乙带门二二二二习仁三厂二二二一一车动本冬一、」、‘」礁卫三…三一小尸兰份扭哩吮,咋料一一书刊、一签电位公二曰图观察镜结构观察镜的结构包括可绕水平和垂直轴转动的六炮镜头及与该镜头绕同一垂直轴转动的。精密电位器“把观察镜的转角转变为电虽一般采用电桥由于使用时观察镜的最大转角约左,,。右因此电桥愉出必需满足在大角度时仍有良好的线性我们采用的差动式半桥电路能满足,。此要求观察碗的转角与输出在开路时其对应值如表所示,,,表‘。。。。。?。了。。。‘“。。。。?。?。?’“‘。。。州引‘。一。。。’’’’阿」」……………………………一。。‘’。‘一冲一”?‘。、。‘。。了。。。。。了?‘。。”一…………」………一…,??????。?。。。了…………」……?。?。一。。?一。其中为观察镜转角为观察镜输出电压毫伏。为单位转角的电压平均谕出量毫伏度回转轨迹实时器的。由表中可计得过缓冲级输入单板机的。最大误差为观察镜的输出是通精密电位器的阻位为甜因此丁认,的平均道为毫伏度缓冲级的输出阻抗为,,,。加载后观察镜的输出与转角恒成线性关系,为了排除观察镜跟踪不熟练引起的误差以及直接检查系统误差,为加载后观察镜的输出与转角恒成线性关系,为了排除观察镜跟踪不熟练引起的误差即装置的总精度我,,一。们进行了静态试验静态试脸是在平地上划一圆圆周上指定个点两个观察镜同少地依次观察这个,,。二一夕点咬回心对应地于记录仪上记下用圆规连成一叫,如图所示,,产一一牡、产一图静态试验记录并与圆的真实直径比较误差为。,按标定值算出该圆的直径,,点与圆的最大离散,、石。度为点的重复性良好基本上能完全重合图是标模“,‘、在一,,“。左的回转试验记录操舱点口户口令、“”图标模四转试验记求上海交通大学学报自年第期。在同样速度下我们进行了动态重复性试验试验记录如表所示,,表角回转圈短径回转圈长径。一左扭“一左“一左“左“一右“占一右一。从表中可见动态试验记录重复性良好“对八船模相应于实船试验航行状态在节速度附近我们进行了两次回,,,。、二夕座标转试验第一次试验记录刀曲线后计算第二次试验用回转轨迹实时,,。。器记示分析数据定常回转直径与模型长度之比如表所示‘表’”’’’’’”’’」’’”””‘”一”“””一””””一””一”二毛一。。了一””拼、石”一丫…一““““次拓。左左右右一,、‘刀石…迎发……??节」卜????节‘二‘。…,。两次试验速度相差相差图中除绘出上述结果外还绘出了实,,阵,口乙一实毗式验一｝一口产一丫国外模型试验犷二或夕一‘形少交大模型试捡,尹一编一卜,卜长一介华乡一纷吟卜」一一一一一一沦留‘」一甘刀一一户卯衫汉左舵不服“”图悦型及实加回转试众结果比软回转轨迹实时器主船及白本美国南斯拉夫英国法国波兰和意大利等条模型长度分别为米到,,,,,米的不同尺度模型回转试验的从图中明显可见国外模型试验数据呈现很宽的,带域我们的数据均落在带域内且合理地高于实船数据说明利用回转轨迹实时器进行回,,,、。转试验不仅方便而且可靠合理,、四记录标定。二“技点的轨迹表达式当刀,,。万一二七仓一‘此盯点四。轨迹为定长的中垂线为此将单板机刀输入端接入同一个观察镜的输出端,,,,使转动观察镜时始终有,一刀这样在记录仪上可获得观察镜间距中垂线的轨迹如图,,。所示之乙一百,‘口呀万月尹图中垂线轨迹、、、。、、卜、卜。,、,二占、从,,,、。、一,,,,,,‘。“。刁‘田入。习甲整汉逻尽息门且汉在月浏犯尚帽曰丁币则和屯足但匕止即换算的,,自。比例系数例如图中与的距离为试验时一则标定的比例系数,,?一“”丽猛了一图静态圆的记录直径为所以静态圆的直径应为该圆的真实直径为,,。字,故记录误差为。上海交通夫李学报年第期、五系统特点。数据处理实时性使用本系统可在试验同时获得轨迹便于在现场迸行实时分析,,而且视实际试验需要可以在试验条件不变的情况下很容易地补做或重做试验以得到满,,,。。意的结果特别是教学试验能使学生获得力观的认识,。。操作简便系统使用时只需通过操作键打入程序入地址即进行工作,,,。结构简单可靠性高成本低整个系统除单板机外都是普通仪器至于单板机,,,,。体积小可靠性比一般解算装置高价格便宜用作专用计算机是非常适宜的,,,。精度比较高大大提高经济效益山于省去了繁复的手工劳动及重复性的计算环,。节减少了累计误左因而提高了测量精度一般在静态试验时误羞小于同时与观察,,,。镜同步跟踪法比较可提高工效倍以上,、六结束语。本设备是我国较早使用微计算机作为解算装置的一种操纵性试验设备山于上述特点,“在本设备鉴定会上各兄弟单位认为木转轨迹实时器技术先进经济实用在各兄弟单,,,。。”位中有推广价值它对我国研制第二代自由自航模操纵性试验设备有一定的参考价值“鉴于试验的基本原理是基于几何学中二角夹一边的原理因此当十刀一点的,昧“,位置误差最小但实际试验时不能使刀的和始终为因此视实际试验水域可使用的,、、,、,‘、。二‘、卜二、一。,仲‘,,二,,,,,,,,最大一积。面适当选取值使航模的回转中心在中垂线上处,,令。实船试验时因试验海域及码头直线距离的限制一般只宜作小型船舶的回转试验,,对。于大型船舶需将观察镜设于舷舰同步观察海中固定目标以进行记录,,由于位单板机字长对精度的限制静态试验离散度约左右运算误差约若,,,采用位精度月芯片或位单板机将大大改善离散度运算精度可提高到,,,。目标航迹范围可扩展到个象限,“”至于因操作人员跟踪船模不熟练引起的误差这将是今后用自动跟踪加以解决的课,。题参考文献辛元欧《船舶操纵与控制》苏兴翘《船舶操纵性》《》鉴定文件朱文蔚等《操纵性标模号比测试验》鉴定文件程永益等《回转轨迹实时器的硬件和软件》」?己玄一一们一一一一一一一夕

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