一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统及方法，自主航行控制系统由底层自主航行控制单元、数传电台、GPS、组合导航设备、柴油主机、喷水推进器等构成。浮式防波堤在架设的过程中，通过遥控手柄给浮式防波堤发送指令，浮式防波堤通过数传电台接收到指令信息后，通过GPS、北斗二代、组合导航设备和舵角传感器来实时采集浮式防波堤的位置信息、纵横摇信息、艏向角信息、实时舵角，并根据预定的指令信息以此来调整浮式防波堤的航行状态，最终到达指定的位置。本发明专利技术采用粒子群算法控制舵角输出浮式防波堤航向、航速的精确控制，粒子群在线寻优整定PID算法控制较传统的PID控制有更好的航向、航速控制性能，控制精度更高、鲁棒性更好。鲁棒性更好。鲁棒性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统及方法


[0001]本专利技术属于无人自主浮式防波堤控制
，尤其是一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统及方法。

技术介绍

[0002]防波堤的主要作用是进行消浪，保护港口建筑及船只。传统防波堤的造价及困难程度会因为水深的增加而迅速增大，但浮式防波堤不会因水深增加而增加其困难程度及造价，并且浮式防波堤会增强海水交换功能，保证海水环境安全，使浮式防波堤受到越来越多的关注，其已经成为当前海洋工程装备研发的热点。
[0003]浮式防波堤是一种布置于近海区域、由多个桥节拼接而成的桥式结构物，用于在岛岸之间运输物资、设备、车辆，在一些工程应用情况下可以用做舟桥使用。由于浮式防波堤主尺度大，采用半潜船等工程船运输成本高，同时架设浮式防波堤(舟桥)存在需要较多人员参与、架设过程复杂、架设时间长等问题。因此具备研制具有一定自主航行能力的浮式防波堤，能够自主移动、快速完成布置、快速回收，在实际工程中具有很大的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统，其特征在于：包括底层自主航行控制单元，底层自主航行控制单元通过串口RS422连接数传电台，接收远程发送过来的控制指令，同时给操控人员发送防波提航行状态信息；底层自主航行控制单元通过串口RS422连接组合导航和北斗二代，用于接收防波堤的航速信息、航向信息和位置信息；底层自主航行控制单元通过串口RS232连接GPS和AIS，用于接收防波堤的航速信息、航向信息、位置信息及周围船只位置信息；底层自主航行控制单元通过CAN总线连接柴油主机1和柴油主机2，用于接收主机发送过来的转速信息、油门开度信息、冷却水温度信息和机油压力信息，同时底层自主航行控制单元通过CAN总线进行控制柴油主机的开启与关闭和油门开度，达到远程控制柴油主机启停及控制柴油主机转速，最终达到控制防波堤的航速；底层自主航行控制单元通过ADC连接舵角传感器，用于实时采集舵角传感器的舵角值，油主机1通过万向轴连接喷泵1，柴油主机2通过万向轴连接喷泵2，底层自主航行控制单元通过DO电路连接电动液压泵转向装置，用于控制防波堤的航向；底层自主航行控制单元通过模拟量输出电路连接倒斗软轴推杆，通过控制倒斗软轴推杆控制倒斗位置进行切换前进档位、停车档位、后退档位，实现切换浮式防波堤的前进、停车和后退航行；电动液压泵转向装置和倒斗软轴推杆分别连接喷泵1和喷泵2。2.根据权利要求1所述的一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统，其特征在于：所述底层自主航行控制单元采用标准的6U CPCI硬件板卡。3.根据权利要求2所述的一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统及方法，其特征在于：所述底层自主航行控制单元包括STM32F767芯片和AM4378核心板以及外围电路。4.根据权利要求3所述的一种用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统，其特征在于：所述ADC舵角采集电路包括信号调理模块T5555P、三端稳压芯片LM78L09、AD转换芯片AD8552、第一静电抑制二极管PESD15VL2BT、第二静电抑制二极管PESD15VL2BT、第一双向二极管BAV99、第二双向二极管BAV99、瞬态抑制二极管SMBJ15A
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TR及其外围电路；DO电路包括光耦TLP281
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4及其外围电路；CAN接口包括CTM1051(A)M及其外围电路。5.一种如权利要求1
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5所述的用于自航式浮式防波堤的自主航行控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、进入主程序；步骤2、定义主程序中常量和变量，并将其初始化；步骤3、声明并定义控制单元中各个模块的功能；步骤4、初始化ARM；步骤5、使能Timer、AD和串口设备的中断；步骤6、等待中断，并判断是哪个设备进行了中断；步骤7、若计时器中断，则进行步骤8；若串口接收中断，则进行步骤9；若AD中断，则进行步骤10；步骤8、计时器中断处理函数，得到时间标志位，用于定时采集舵角，定时解析串口指令；步骤9、串口中断处理函数，接收组合导航设备、北斗二代、GPS、AIS，柴油主机发送过来的位置信息、航向信息、时间信息、航速信息、主机转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽辉，李跃芳，严冰，郭婷婷，高志宇，阳志文，孔兵兵，李玉丛，潘文博，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：