一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，包括：矢量控制手柄为组合式单手柄，矢量控制手柄具有X轴、Y轴和Z轴；通过直接操纵矢量控制手柄指向运动目标方向，使矢量控制手柄向控制计算机发送控制指令，通过控制计算机对控制指令进行解算，并根据解算的结果指令控制左方向舵、右方向舵、左倒航斗、右倒航斗、左主机和右主机同步协调动作。本发明专利技术能够适应配置两台采用翻斗式倒航斗的喷水推进装置以及两台主机船型的矢量运动控制需求，在工程实践中只需简单地修改矢量运动控制的相关控制参数，就能够很好地适应不同船型、喷水推进装置型式以及不同机型船型的运动控制需求。

A vector motion control method for two aircraft and two water propelled boats

The invention discloses a vector motion control method for a dual-machine dual-water jet propulsion ship, which includes: the vector control handle is a combined single handle, and the vector control handle has X axis, Y axis and Z axis; the vector control handle is directed to the moving target by directly manipulating the vector control handle to send control instructions to the control computer. The control command is solved by the control computer, and the left rudder, the right rudder, the left reversing bucket, the right reversing bucket, the left main engine and the right main engine are synchronously coordinated according to the results of the control command. The invention can adapt to the requirements of two water-jet propulsion devices with dump buckets and vector motion control of two main engine ship types. In engineering practice, it can well adapt to different ship types, water-jet propulsion device types and different engine types by simply modifying the relevant control parameters of vector motion control. Type of motion control requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法
本专利技术涉及船舶控制的
，尤其涉及一种矢量运动控制方法。
技术介绍
喷水推进装置通过喷射水流，对船体产生推力，驱动船体运动。通过调整喷水推进装置操舵倒航机构的状态，即对其方向舵(喷口)角度以及倒航斗位置进行调整就可以控制推力的方向和大小。一方面，调整方向舵角度可以对喷射水流的方向进行控制，从而控制水流对船体重心推力和力矩的方向变化；另一方面，调整倒航斗位置，可以对喷射水流在前后方向上进行比例分配，使其向前和向后的推力进行分配调整。综合两者的作用及变化，就可以对喷射水流的推力进行控制，从而形成作用于船体重心的力和力矩(矢量推力)的变化调整。控制主机转速，可以在调整舵、斗角度位置的同时，进一步对推力的大小进行调整，即可以调整矢量运动时对船体的矢量推力大小，还可以补偿倒航斗在倒车状态时的推力损失。对于配置两台喷水推进装置的船艇，通过上述6个变量的变化，可以调整作用于船体重心的推力大小和方向，产生使船舶在水平面内做各种运动所需的力和力矩，从而实现船艇的矢量运动控制。借助于喷水推进装置的矢量推力功能，喷水推进船艇具有优良的矢量运动性能，这在船艇进行离靠码头、靠帮、移位、避让等特种操纵条件下具有独特的优势和必要性。自然地，实现喷水推进船艇矢量运动控制，需要对操舵倒航机构的方向舵角度、倒航斗位置以及对应的主机转速按照特定的方法进行同步的实时控制。在传统的驾驶过程中，需要经验丰富的船长，分别操纵两台喷水推进器的方向舵、倒航斗角度和对应的主机转速，控制船艇的船头或者船尾先后运动到位，由于外界环境条件的影响，且由于各个控制对象之间具有较强的耦合性，因而对于各个操纵变量有较高的时序要求，使得整个操纵过程复杂而繁琐，不仅要求操作者掌握船体性能、设备状态，并且对其技术水平、心理素质、体力都有很高的要求，最终操纵效果也是因人而异，具有较大不确定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，包括矢量控制手柄、控制计算机、以及左方向舵、右方向舵、左倒航斗、右倒航斗、左主机和右主机，所述矢量控制手柄与所述控制计算机具有信号连接，所述控制计算机控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机；所述矢量控制手柄为组合式单手柄，所述矢量控制手柄具有X轴、Y轴和Z轴，其中，所述X轴用于控制横移方向的操纵，所述Y轴用于控制前进后退方向的操纵，所述Z轴用于控制围绕重心的艏向角回转方向的操纵；通过直接操纵所述矢量控制手柄指向运动目标方向，使所述矢量控制手柄向所述控制计算机发送控制指令，通过所述控制计算机对所述控制指令进行解算，并根据解算的结果指令控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机同步协调动作。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，包括原地回转运动控制方法，所述原地回转运动控制方法包括：在所述X轴、所述Y轴均位于中位状态时，转动所述Z轴，控制所述左倒航斗关闭，控制所述右倒航斗打开，同时使所述左主机的转速保持在所述右主机的k1倍；或，在所述X轴、所述Y轴均位于中位状态时，转动所述Z轴，控制所述右倒航斗关闭，控制所述左倒航斗打开，同时使所述右主机的转速保持在所述左主机的k1倍。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，包括横移控制方法，所述横移控制方法包括：在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的左侧推动所述矢量控制手柄，控制所述左倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述右倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述右主机怠速，控制所述左主机保持与所述右主机成比例的转速；或，在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的右侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述左倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述左主机怠速，控制所述右主机保持与所述左倒航主机成比例的转速。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，所述横移控制方法还包括：进一步向所述X轴方向的左侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右主机的转速上升，同步地控制所述左主机的转速成比例地上升，直至最大矢量运动限制速度；或，进一步向所述X轴方向的右侧推动所述矢量控制手柄，控制所述左主机的转速上升，同步地控制所述右主机的转速成比例地上升，直至最大矢量运动限制速度。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，包括斜移控制方法，所述斜移控制方法包括：在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的左前侧推动所述矢量控制手柄，控制所述左倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述右倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述右主机怠速，控制所述左主机保持与所述右主机成比例的转速，同步地控制所述左主机的转速下降，控制所述右主机的转速上升；或，在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的左后侧推动所述矢量控制手柄，控制所述左倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述右倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述右主机怠速，控制所述左主机保持与所述右主机成比例的转速，同步地控制所述右主机的转速下降，控制所述左主机的转速上升。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，所述斜移控制方法还包括：在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的右前侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述左倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述左主机怠速，控制所述右主机保持与所述左主机成比例的转速，同步地控制所述右主机的转速下降，控制所述左主机的转速上升；或，在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的右后侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，控制所述左倒航斗线性随动收至全开，同时控制所述左主机怠速，控制所述右主机保持与所述左主机成比例的转速，同步地控制所述左主机的转速下降，控制所述右主机的转速上升。上述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其中，还包括艏向角微调控制方法，所述艏向角微调控制方法包括：在所述原地回转运动控制方法、所述横移控制方法或所述斜移控制方法中，沿所述Z轴的逆时针方向旋转所述矢量控制手柄，同步控制所述左方向舵和所述右方向舵操左舵；或，在所述原地回转运动控制方法、所述横移控制方法或所述斜移控制方法中，沿所述Z轴的顺时针方向旋转所述矢量控制手柄，同步控制所述左方向舵和所述右方向舵操右舵。本专利技术由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：(1)本专利技术能够适应配置两台采用翻斗式倒航斗的喷水推进装置以及两台主机船型的矢量运动控制需求，在工程实践中只需简单地修改矢量运动控制的相关控制参数，就能够很好地适应不同船型、喷水推进装置型式以及不同机型船型的运动控制需求。附图说明图1是本专利技术的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法的左横移矢量运动控制船艇受力图。图2是本专利技术的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法的左后斜移矢量运动控制船艇受力图。图3是本专利技术的双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其特征在于，包括矢量控制手柄、控制计算机、以及左方向舵、右方向舵、左倒航斗、右倒航斗、左主机和右主机，所述矢量控制手柄与所述控制计算机具有信号连接，所述控制计算机控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机；所述矢量控制手柄为组合式单手柄，所述矢量控制手柄具有X轴、Y轴和Z轴，其中，所述X轴用于控制横移方向的操纵，所述Y轴用于控制前进后退方向的操纵，所述Z轴用于控制围绕重心的艏向角回转方向的操纵；通过直接操纵所述矢量控制手柄指向运动目标方向，使所述矢量控制手柄向所述控制计算机发送控制指令，通过所述控制计算机对所述控制指令进行解算，并根据解算的结果指令控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机同步协调动作。

【技术特征摘要】
1.一种双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其特征在于，包括矢量控制手柄、控制计算机、以及左方向舵、右方向舵、左倒航斗、右倒航斗、左主机和右主机，所述矢量控制手柄与所述控制计算机具有信号连接，所述控制计算机控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机；所述矢量控制手柄为组合式单手柄，所述矢量控制手柄具有X轴、Y轴和Z轴，其中，所述X轴用于控制横移方向的操纵，所述Y轴用于控制前进后退方向的操纵，所述Z轴用于控制围绕重心的艏向角回转方向的操纵；通过直接操纵所述矢量控制手柄指向运动目标方向，使所述矢量控制手柄向所述控制计算机发送控制指令，通过所述控制计算机对所述控制指令进行解算，并根据解算的结果指令控制所述左方向舵、所述右方向舵、所述左倒航斗、所述右倒航斗、所述左主机和所述右主机同步协调动作。2.根据权利要求1所述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其特征在于，包括原地回转运动控制方法，所述原地回转运动控制方法包括：在所述X轴、所述Y轴均位于中位状态时，转动所述Z轴，控制所述左倒航斗关闭，控制所述右倒航斗打开，同时使所述左主机的转速保持在所述右主机的k1倍；或，在所述X轴、所述Y轴均位于中位状态时，转动所述Z轴，控制所述右倒航斗关闭，控制所述左倒航斗打开，同时使所述右主机的转速保持在所述左主机的k1倍。3.根据权利要求2所述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其特征在于，包括横移控制方法，所述横移控制方法包括：在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的左侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右倒航斗线性随动收至全开，控制所述左倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，同时控制所述右主机怠速，控制所述左主机保持与所述右主机成比例的转速；或，在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴均处于中位状态时，向所述X轴方向的右侧推动所述矢量控制手柄，控制所述左倒航斗线性随动收至全开，控制所述右倒航斗呈抛物线规律随动放至全闭，同时控制所述左主机怠速，控制所述右主机保持与所述左主机成比例的转速。4.根据权利要求3所述的双机双喷水推进船艇的矢量运动控制方法，其特征在于，所述横移控制方法还包括：进一步向所述X轴方向的左侧推动所述矢量控制手柄，控制所述右主机的转速上升，同步地控制所述左主机的转速成比例地上...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚征华，张岩，林辉，孟堃宇，杜冬梅，李志鹏，汝福兴，
申请(专利权)人：中国船舶工业集团公司第七零八研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31