【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种船舶自主航行控制系统及控制方法,属于船舶自动控制
技术介绍
对于海上或内河航行的水面船舶,常常需要按照预设的航迹自主航行,以完成特定的航行任务,如水面船舶需要沿海岸线自主航行,执行地形勘查、扫雷、水质取样、视景监控等任务;又如靶船需要按指定航迹自主航行,模拟具有运动特性的水面目标,供被试导弹打靶使用。这类任务均需要船舶具有无人值守自主航行能力。航迹自动舵是水面船舶航迹跟踪控制的一种理论解决方案,用以实现对设定航线的跟踪和保持。这种航迹控制方案主要包括航迹偏差控制和船向控制。航向控制用以控制船舶的航向与期望航迹平行,航迹偏差控制则在航向控制的基础上使侧偏距逐渐收敛为零,从而控制船舶的实际航迹收敛于期望航迹上。这种控制方案需要给出连续的期望航迹,然而在实际的工程应用中,要规划出连续的期望航迹需花费很大的人力物力。尤其面对航迹多变的任务控制需要,当期望航迹发生变化时,均需要重新进行航迹规划,极大了限制了航迹自动舵的工程应用。连续的期望航迹仅仅是控制算法的解算需要,从实际应用的角度出发,控制船舶驶出一定形状的期望航迹,只需要期望航迹的一些关键点即可。相对于航迹自动舵,航向自动舵是实现水面船舶自主航行控制的一种折衷手段,并得到了广泛的工程应用,主要用以实现水面船舶巡航速度下的航向保持控制,从而减小船舶驾驶员操舵的工作强度。航向自动舵无法实现船舶的航 ...
【技术保护点】
一种船舶自主航行控制系统,其特征在于:包括航行控制计算机、航向航速控制板、发动机、舵角执行机构、GPS及航姿测量设备、舵以及舵角传感器;所述航行控制计算机,通过网络接收航速指令和离散期望航迹点序列,通过RS232串口接收GPS及航姿测量设备发送的船舶位置及船舶姿态信息,并进行航向控制回路解算和航速控制回路解算,以数字方式通过PCI总线分别发送舵角指令和油门指令至航向航速控制板;所述航速控制板,通过PCI总线接收航行控制计算机发出的航向指令和油门指令,通过RS422串口接收舵角传感器发送的舵角信息,解算后通过控制总线输出油门模拟电压和启动指令至发动机,并发送舵角执行指令至舵角执行机构,由舵角执行机构控制舵的方向。
【技术特征摘要】
1.一种船舶自主航行控制系统,其特征在于:包括航行控制计算
机、航向航速控制板、发动机、舵角执行机构、GPS及航姿测量设备、
舵以及舵角传感器;
所述航行控制计算机,通过网络接收航速指令和离散期望航迹点
序列,通过RS232串口接收GPS及航姿测量设备发送的船舶位置及
船舶姿态信息,并进行航向控制回路解算和航速控制回路解算,以数
字方式通过PCI总线分别发送舵角指令和油门指令至航向航速控制
板;
所述航速控制板,通过PCI总线接收航行控制计算机发出的航向
指令和油门指令,通过RS422串口接收舵角传感器发送的舵角信息,
解算后通过控制总线输出油门模拟电压和启动指令至发动机,并发送
舵角执行指令至舵角执行机构,由舵角执行机构控制舵的方向。
2.根据权利要求1所述的船舶自主航行控制系统,其特征在于:
航行控制计算机为PC104控制板。
3.根据权利要求1所述的船舶自主航行控制系统,其特征在于:
所述航向航速控制板为PCI总线控制板。
4.一种船舶自主航行控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一,航行控制计算机接收到离散航迹点序列P[i]后,对离散
航迹点序列P[i]进行规划和选取,初始时,选取i=1;
步骤二,更新当前目标点Pd(xd,yd)=P[i],其中xd为当前目标点的
\t经度,yd为当前目标点的纬度;
步骤三,判断当前目标点是否为离散航迹点序列P[i]的最后一个
目标航迹点:若是最后一个目标航迹点,将结束自主航行控制;若不
是最后一个目标航迹点,则计算船舶当前位置点与当前目标点之间的
距离Rt;
步骤四,若Rt≤R,执行i=i+1,并回到步骤二;若Rt>R,需要
计算船舶的期望航向角ψd,并进入下一步骤;其中,R为转弯半径;
步骤五,通过G...
【专利技术属性】
技术研发人员:钱宇光,于瑞亭,孙永飞,
申请(专利权)人:南京长峰航天电子科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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