一种垫升系统、垫升系统的控制方法和电动气垫船技术方案

本发明专利技术公开了一种垫升系统、垫升系统的控制方法和电动气垫船。垫升系统包括：垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各第二垫升控制模块连接的垫升电机，垫升姿态确定模块用于将期望垫升姿态分解为多个位置点的垫升位移量，并将多个垫升位移量合成一个位移矢量输入至第一垫升控制模块，第一垫升控制模块用于根据位移矢量进行多个位置点的联合动力分配；联合动力分配单元用于根据第一垫升姿态信息和期望垫升姿态信息输出多个位置点的动力分配指令。本发明专利技术通过位移矢量进行多个位置点的联合动力分配，可以保证垫升系统各垫升点能够垫升到期望高度，实现船体姿态快速跟踪，从而保证船体的稳定性，提高垫升系统的可靠性。高垫升系统的可靠性。高垫升系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种垫升系统、垫升系统的控制方法和电动气垫船


[0001]本专利技术涉及电动气垫船
，尤其涉及一种垫升系统、垫升系统的控制方法和电动气垫船。

技术介绍

[0002]电动气垫船是一种具有特殊性能的水面船,与普通水面舰船的不同在于电动气垫船运用垫升系统把气体注入船底,使船体垫升在水面之上,而没有水下装置,特殊的结构使电动气垫船高速航行成为可能。
[0003]目前，电动气垫船在垫升过程中容易存在多位置点的垫升高度与期望高度不一致的问题，容易造成船体不平稳的现象出现，严重情况下会使得船体发生倾覆。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种垫升系统、垫升系统的控制方法和电动气垫船，可以保证垫升系统各垫升点能够垫升到期望高度，实现船体姿态快速跟踪，从而保证船体的稳定性，提高垫升系统的可靠性。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种垫升系统，包括：垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各第二垫升控制模块连接的垫升电机，垫升姿态确定模块用于将期望垫升姿态分解为多个位置点的垫升位移量，并将多个垫升位移量合成一个位移矢量输入至第一垫升控制模块，第一垫升控制模块用于根据位移矢量进行多个位置点的联合动力分配；其中，第一垫升控制模块包括姿态分析单元、联合动力分配单元和位移指令发送单元；姿态分析单元的输入端与垫升姿态确定模块的输出端连接，用于根据位移矢量输出第一垫升姿态信息；联合动力分配单元的输入端与姿态分析单元的输出端连接，用于根据第一垫升姿态信息和期望垫升姿态信息输出多个位置点的动力分配指令；位移指令发送单元的输入端与联合动力分配单元的输出端连接，用于根据动力分配指令向各第二垫升控制模块发送位移指令；第二垫升控制模块用于根据位移指令控制多个垫升电机执行垫升位移。
[0006]可选的，第二垫升控制模块包括逆变单元、信号采集单元、位置外环控制单元和信号控制单元，逆变单元的输出端与垫升电机连接；信号采集单元用于采集垫升电机的垫升位移量，并将垫升位移量反馈至位置外环控制单元；位置外环控制单元用于根据垫升位移量和位移指令输出转速参考值；信号控制单元用于根据转速参考值输出逆变单元的驱动控制信号。
[0007]可选的，信号控制单元包括电流内环控制单元和转速内环控制单元；信号采集单元还用于采集垫升电机的转速和逆变单元输出的电流；转速内环控制单元的输入端与位置外环控制单元的输出端连接，转速内环控制单元的输出端与电流内环控制单元的输入端连接；转速内环控制单元用于根据垫升电机的转速和转速参考值从其输出端输出电流参考值，电流内环控制单元用于根据逆变单元输出的电流和电流参考值从其输出端输出逆变单
元的驱动控制信号。
[0008]可选的，第二垫升控制模块还包括前馈补偿单元，前馈补偿单元的输出端与电流内环控制单元的输入端连接，前馈补偿单元的输入端用于接收第二垫升姿态信息；其中，第二垫升姿态信息为姿态扰动信息。
[0009]可选的，第二垫升控制模块还包括电源单元、预充单元和滤波单元；电源单元的输出端与预充单元的输入端连接，预充单元的输出端与滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与逆变单元的输入端连接。
[0010]第二方面，本专利技术实施提供了一种垫升系统的控制方法，垫升系统包括垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各第二垫升控制模块连接的垫升电机，其中，第一垫升控制模块包括姿态分析单元、联合动力分配单元和位移指令发送单元；垫升姿态确定模块的输出端与姿态分析单元的输入端连接，姿态分析单元的输出端与联合动力分配单元的输入端连接，联合动力分配单元的输出端与位移指令发送单元的输入端连接，位移指令发送单元的输出端与第二垫升控制模块的输入端连接，第二垫升控制模块的输出端与垫升电机连接；垫升系统的控制方法包括：控制垫升姿态确定模块将期望垫升姿态分解为多个位置点的垫升位移量，并将多个垫升位移量合成一个位移矢量；控制姿态分析单元根据位移矢量输出第一垫升姿态信息；控制联合动力分配单元根据第一垫升姿态信息和期望垫升姿态的轨迹输出多个位置点的动力分配指令；控制位移指令发送单元根据动力分配指令向各第二垫升控制模块发送位移指令；控制第二垫升控制模块根据位移指令控制多个垫升电机执行垫升位移。
[0011]可选的，控制联合动力分配单元根据第一垫升姿态信息和期望垫升姿态信息输出多个位置点的动力分配指令的步骤包括：基于垫升电机的运动模型，控制联合动力分配单元根据第一垫升姿态信息和姿态扰动信息生成第一位移指令、以及第一动力指令；将第一位移指令、第一动力指令以及姿态扰动信息输入至预先训练好的姿态模型中，根据期望姿态信息对第一位移指令和第一动力指令分别进行修正，得到对应的第二位移指令和第二动力指令；控制位移指令发送单元根据动力分配指令向各第二垫升控制模块发送位移指令的步骤包括：控制位移指令发送单元根据第二动力指令向各第二垫升控制模块发送第二位移指令。
[0012]可选的，控制联合动力分配单元根据第一垫升姿态信息和期望垫升姿态信息输出多个位置点的动力分配指令的步骤包括：基于垫升电机的运动模型，控制联合动力分配单元根据第一垫升姿态信息和姿态扰动信息生成第一位移指令、以及第一动力指令；将历史位移指令、历史动力指令、历史姿态信息、第一位移指令、第一动力指令以及姿态扰动信息输入至预先训练好的姿态模型中，根据期望姿态信息对第一位移指令和第一动力指令分别进行修正，得到对应的第二位移指令和第二动力指令；控制位移指令发送单元根据动力分配指令向各第二垫升控制模块发送位移指令的步骤包括：控制位移指令发送单元根据第二动力指令向各第二垫升控制模块发送第二位移指令。
[0013]可选的，第二垫升控制模块包括逆变单元、信号采集单元、位置外环控制单元和信号控制单元，逆变单元的输出端与垫升电机连接；信号控制单元包括电流内环控制单元和转速内环控制单元，转速内环控制单元的输入端与位置外环控制单元的输出端连接，转速内环控制单元的输出端与电流内环控制单元的输入端连接；第二垫升控制模块根据位移指
令控制多个垫升电机执行垫升位移的步骤包括：控制信号采集单元采集垫升电机的垫升位移量、垫升电机的转速和逆变单元输出的电流；控制位置外环控制单元根据垫升位移量和位移指令输出转速参考值；控制转速内环控制单元根据垫升电机的转速和转速参考值从其输出端输出电流参考值；控制电流内环控制单元根据逆变单元输出的电流和电流参考值从其输出端输出逆变单元的驱动控制信号。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电动气垫船，包括第一方面提供的垫升系统。
[0015]本专利技术实施例提供的垫升系统，包括：垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各第二垫升控制模块连接的垫升电机，垫升姿态确定模块用于将期望垫升姿态分解为多个位置点的垫升位移量，并将多个垫升位移量合成一个位移矢量输入至第一垫升控制模块，第一垫升控制模块用于根据位移矢量进行多个位置点的联合动力分配；其中，第一垫升控制模块包括姿态分析单元、联合动力分配单元和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垫升系统，其特征在于，包括：垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各所述第二垫升控制模块连接的垫升电机，所述垫升姿态确定模块用于将期望垫升姿态分解为多个位置点的垫升位移量，并将多个所述垫升位移量合成一个位移矢量输入至所述第一垫升控制模块，所述第一垫升控制模块用于根据所述位移矢量进行多个位置点的联合动力分配；其中，所述第一垫升控制模块包括姿态分析单元、联合动力分配单元和位移指令发送单元；所述姿态分析单元的输入端与所述垫升姿态确定模块的输出端连接，用于根据所述位移矢量输出第一垫升姿态信息；所述联合动力分配单元的输入端与所述姿态分析单元的输出端连接，用于根据所述第一垫升姿态信息和期望垫升姿态信息输出多个位置点的动力分配指令；所述位移指令发送单元的输入端与所述联合动力分配单元的输出端连接，用于根据所述动力分配指令向各所述第二垫升控制模块发送位移指令；所述第二垫升控制模块用于根据所述位移指令控制所述多个垫升电机执行垫升位移。2.根据权利要求1所述的垫升系统，其特征在于，所述第二垫升控制模块包括逆变单元、信号采集单元、位置外环控制单元和信号控制单元，所述逆变单元的输出端与所述垫升电机连接；所述信号采集单元用于采集所述垫升电机的垫升位移量，并将所述垫升位移量反馈至所述位置外环控制单元；所述位置外环控制单元用于根据所述垫升位移量和所述位移指令输出转速参考值；所述信号控制单元用于根据所述转速参考值输出所述逆变单元的驱动控制信号。3.根据权利要求2所述的垫升系统，其特征在于，所述信号控制单元包括电流内环控制单元和转速内环控制单元；所述信号采集单元还用于采集所述垫升电机的转速和所述逆变单元输出的电流；所述转速内环控制单元的输入端与所述位置外环控制单元的输出端连接，所述转速内环控制单元的输出端与所述电流内环控制单元的输入端连接；所述转速内环控制单元用于根据所述垫升电机的转速和所述转速参考值从其输出端输出电流参考值，所述电流内环控制单元用于根据所述逆变单元输出的电流和所述电流参考值从其输出端输出所述逆变单元的驱动控制信号。4.根据权利要求3所述的垫升系统，其特征在于，所述第二垫升控制模块还包括前馈补偿单元，所述前馈补偿单元的输出端与所述电流内环控制单元的输入端连接，所述前馈补偿单元的输入端用于接收第二垫升姿态信息；其中，所述第二垫升姿态信息为姿态扰动信息。5.根据权利要求2所述的垫升系统，其特征在于，所述第二垫升控制模块还包括电源单元、预充单元和滤波单元；所述电源单元的输出端与所述预充单元的输入端连接，所述预充单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接。6.一种垫升系统的控制方法，其特征在于，所述垫升系统包括垫升姿态确定模块、第一垫升控制模块、多个第二垫升控制模块、以及与各所述第二垫升控制模块连接的垫升电机，
其中，所述第一垫升控制模块包括姿态分析单元、联合动力分配单元和位移指令发送单元；所述垫升姿态确定模块的输出端与所述姿态分析单元的输入端连接，所述姿态分析单元的输出端与所述联合动力分配单元的输入端连接，所述联合动力分配单元的输出端与所述位移指令发送单元的输入端连接，所述位移指令发送单元的输出端与所述第二垫升控制模块的输入端连接，所述第二垫升控制模块的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛，江再勇，王海峰，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：