一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统技术方案

本申请公开了一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统，涉及船舶技术领域，该系统以船舶推进电机控制单元、自动/随动操舵仪等船舶运动控制模块为基础，结合航行决策模块和路径跟踪控制模块搭建得到，且路径跟踪控制模块采用改进的船舶路径跟踪控制方法控制船舶运动控制模块，该改进的船舶路径跟踪控制方法在传统LOS导引法的基础上通过补偿纵向偏差优化期望航向，使得实时规划出的目标航向角更符合船舶，尤其是中、大型欠驱动船舶的运动特点，可减小船舶路径跟踪偏差，加快路径跟踪收敛速度，减小船舶跟踪路径航行里程，减少跟踪路径花费时间。花费时间。花费时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统


[0001]本申请涉及船舶
，尤其是一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统。

技术介绍

[0002]随着船舶智能化的不断发展，越来越多的国家、航运企业将目光聚焦到船舶自主航行上，船舶路径跟踪技术是实现自主航行的关键所在。
[0003]目前实现船舶的路径跟踪的主流技术是LOS(Line
‑
of
‑
Sight)导引法，但是LOS导引法执行路径跟踪任务较为适合艇体尺寸小、驱动性能强、可灵活操纵的小型船舶，中、大型船舶具有单机单桨船操纵性能较差，系统运动有非线性、不确定性的特点，采用LOS导引法往往会存在跟踪收敛速度慢、跟踪路径航行里程较长等一系列问题，路径跟踪效果不理想。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统，本申请的技术方案如下：
[0005]一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统，该船舶路径跟踪控制系统包括航行决策模块、路径跟踪控制模块以及船舶运动控制模块，航行决策模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏差补偿的船舶路径跟踪控制系统，其特征在于，所述船舶路径跟踪控制系统包括航行决策模块、路径跟踪控制模块以及船舶运动控制模块，所述航行决策模块进行路径规划确定船舶的当前跟踪点位置P
b
；所述路径跟踪控制模块获取所述当前跟踪点位置P
b
并执行如下船舶路径跟踪控制方法：确定船舶实时位置P0相对于目标路径的纵向偏差y
e
，所述目标路径是船舶路径跟踪的起始跟踪点位置P
a
指向当前跟踪点位置P
b
的直线路径；对所述纵向偏差y
e
进行偏差补偿得到优化后纵向偏差y
ec
；根据优化后纵向偏差y
ec
结合船舶的视线距离Δ确定目标航向角按照所述目标航向角控制所述船舶运动控制模块，并再次执行所述确定船舶实时位置P0相对于目标路径的纵向偏差y
e
的步骤直至船舶实时位置P0到达当前跟踪点位置P
b
。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述船舶实时位置P0位于所述目标路径的左侧时、纵向偏差y
e
为正，当所述船舶实时位置P0位于所述目标路径的右侧时、纵向偏差y
e
为负；且所述纵向偏差y
e
的绝对值|y
e
|是所述船舶实时位置P0与所述目标路径之间的投影距离。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，得到优化后纵向偏差y
ec
的方法包括：根据船舶在跟踪当前跟踪点位置P
b
的过程中的纵向偏差y
e
的最大值y
emax
的绝对值|y
emax
|确定补偿系数k；确定补偿量V
c
＝k(y
emax
|
‑
|y
e
|)并得到优化后纵向偏差其中，补偿量V
c
<|y
e
|。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当|y
emax
|≤λ1时，补偿系数k＝0；当λ1<|y
emax
|≤λ2时，补偿系数k与|y
emax
|呈正相关关系；当|y
emax
|>λ2时，补偿系数k与|y
emax

【专利技术属性】
技术研发人员：程展，陈京普，刘希洋，程红蓉，李宁博，唐思宇，孙文愈，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：