【技术实现步骤摘要】
气垫船的垫升控制系统、控制方法和气垫船
[0001]本专利技术涉及气垫船
，尤其涉及一种气垫船的垫升控制系统、控制方法和气垫船。
技术介绍
[0002]气垫船是一种利用表面效应原理，依靠高于大气压的空气在船体与支撑面(水面或地面)间形成气垫，使船体全部或部分脱离支撑面航行的高速船舶。然而，在现有技术中，仍然存在船只动态平衡性能不足的问题，在垫升过程中、在遇到风浪等不平稳的工况下，气垫船运行时会存在船体摆动的情况。
技术实现思路
[0003]本专利技术提供了一种气垫船的垫升控制系统、控制方法和气垫船，以提升气垫船的动态平衡性能。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种气垫船的垫升控制系统，包括：
[0005]风机驱动装置，所述风机驱动装置用于驱动风机产生风量，以控制船体整体气压输出；
[0006]多个独立驱动的局部位移控制装置，分布于船体的多个位置；所述多个局部位移控制装置用于将所述船体整体气压分散于所述船体的多个位置，以控制船体姿态。
[0007]可选地，所述局部位移控制装置包括：局部位移控制模块和局部气压给定模块；
[0008]所述局部位移控制模块接收前端控制器输出的局部稳态位移指令、局部气压信号、局部气压力扰动信号和局部位移信号，生成局部位移控制指令；
[0009]所述局部气压给定模块响应所述局部位移控制指令对船体局部位移进行调整。
[0010]可选地，所述局部气压给定模块包括：至少一个阀门，所述阀门的开度用于控制风量。>[0011]可选地，所述局部位移控制模块包括：第一作差单元、位移外环PI控制单元、第二作差单元、气压内环PI控制单元、局部气压力扰动量计算单元、第一前馈控制单元和第三作差单元；
[0012]所述第一作差单元用于将所述局部稳态位移指令和所述局部位移信号作差，生成位移差信号；
[0013]所述位移外环PI控制单元用于将所述位移差信号转换为气压控制信号；
[0014]所述第二作差单元用于将所述气压控制信号和所述局部气压信号作差，生成气压差信号；
[0015]所述气压内环PI控制单元用于将所述气压差信号转换为第一开度控制信号；
[0016]所述局部气压力扰动量计算单元用于根据船体总扰动信号计算出所述局部气压力扰动信号；
[0017]所述第一前馈控制单元用于将所述局部气压力扰动信号转换为第二开度控制信
号；
[0018]所述第三作差单元用于将所述第一开度控制信号和所述第二开度控制信号作差，生成所述局部位移控制指令。
[0019]可选地，所述局部位移控制模块还包括：气压力总扰动量估计单元，所述气压力总扰动量估计单元用于将所述船体整体气压信号转换为船体总扰动信号。
[0020]可选地，所述风机驱动装置包括：风机控制模块、驱动控制模块、电机驱动模块和采样模块；所述风机包括电机和风机执行模块；
[0021]所述风机控制模块接收前端控制器输出的稳态功率指令、所述采样模块输出的电流信号、电机功率信号和船体整体气压信号，生成电机功率控制指令；
[0022]所述驱动控制模块接收所述电机功率控制指令，生成电机驱动信号；
[0023]所述电机驱动模块响应所述电机驱动信号，生成电机供电信号；
[0024]所述电机在所述电机供电信号的作用下旋转；
[0025]所述风机执行模块响应所述电机的旋转而产生风量。
[0026]可选地，所述采样模块包括：电流采集单元、转矩转速采集单元和气压采集单元；
[0027]所述电流采集单元用于采集所述电机驱动模块输出的电流，生成电流信号；
[0028]所述转矩转速采集单元用于采集所述电机的转矩和转速，生成电机功率信号；
[0029]所述气压采集单元用于采集所述风机执行模块的出风口的气压量，生成船体整体气压信号。
[0030]可选地，所述风机控制模块包括：第四作差单元、转速外环PI控制单元、第五作差单元、电流内环PI控制单元、气压力总扰动量估计单元、第二前馈控制单元和第六作差单元；
[0031]所述第四作差单元用于将所述稳态功率指令和所述电机功率信号作差，生成功率差信号；
[0032]所述转速外环PI控制单元用于将所述功率差信号转换为电流控制信号；
[0033]所述第五作差单元用于将所述电流控制信号与采集到的所述电流信号作差，生成电流差信号；
[0034]所述电流内环PI控制单元用于将所述电流差信号转换为第一气压控制信号；
[0035]所述气压力总扰动量估计单元用于将所述船体整体气压信号转换为船体总扰动信号；
[0036]所述第二前馈控制单元用于将所述船体总扰动信号转换为第二气压控制信号；
[0037]所述第六作差单元用于将所述第一气压控制信号和所述第二气压控制信号作差，生成所述电机驱动信号。
[0038]相应地，本专利技术实施例还提供了一种气垫船，包括：如本专利技术任意实施例所述的垫升控制系统。
[0039]相应地，本专利技术实施例还提供了一种气垫船的垫升控制方法，包括：
[0040]根据稳态功率指令驱动风机产生风量，以控制船体整体气压输出；
[0041]根据船体整体气压信号和多个局部稳态指令独立多个驱动局部位移控制装置将所述船体整体气压分散于所述船体的多个位置，以控制船体姿态。
[0042]可选地，驱动局部位移控制装置的方法，包括：
[0043]将局部稳态位移指令和局部位移信号作差，生成位移差信号；
[0044]根据位移外环PI控制方法，将所述位移差信号转换为气压控制信号；
[0045]将所述气压控制信号和局部气压信号作差，生成气压差信号；
[0046]根据气压内环PI控制方法，将所述气压差信号转换为第一开度控制信号；
[0047]根据船体总扰动信号计算出局部气压力扰动信号；
[0048]将所述局部气压力扰动信号转换为第二开度控制信号；
[0049]将所述第一开度控制信号和所述第二开度控制信号作差，生成局部位移控制指令。
[0050]可选地，驱动风机的方法，包括：
[0051]将所述稳态功率指令和电机功率信号作差，生成功率差信号；
[0052]根据转速外环PI控制方法，将所述功率差信号转换为电流控制信号；
[0053]将所述电流控制信号与采集到的电流信号作差，生成电流差信号；
[0054]根据电流内环PI控制方法，将所述电流差信号转换为第一气压控制信号；
[0055]将所述船体整体气压信号转换为船体总扰动信号；
[0056]将所述船体总扰动信号转换为第二气压控制信号；
[0057]将所述第一气压控制信号和所述第二气压控制信号作差，生成电机驱动信号。
[0058]本专利技术实施例通过在船体的多个位置分布局部位移控制装置，这些局部位移控制装置对风机驱动装置输出的风量进行分解，并对局部位移控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气垫船的垫升控制系统，其特征在于，包括：风机驱动装置，所述风机驱动装置用于驱动风机产生风量，以控制船体整体气压输出；多个独立驱动的局部位移控制装置，分布于船体的多个位置；多个所述局部位移控制装置用于将所述船体整体气压分散于所述船体的多个位置，以控制船体姿态。2.根据权利要求1所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述局部位移控制装置包括：局部位移控制模块和局部气压给定模块；所述局部位移控制模块接收前端控制器输出的局部稳态位移指令、局部气压信号、局部气压力扰动信号和局部位移信号，生成局部位移控制指令；所述局部气压给定模块响应所述局部位移控制指令对船体局部位移进行调整。3.根据权利要求2所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述局部气压给定模块包括：至少一个阀门，所述阀门的开度用于控制风量。4.根据权利要求2所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述局部位移控制模块包括：第一作差单元、位移外环PI控制单元、第二作差单元、气压内环PI控制单元、局部气压力扰动量计算单元、第一前馈控制单元和第三作差单元；所述第一作差单元用于将所述局部稳态位移指令和所述局部位移信号作差，生成位移差信号；所述位移外环PI控制单元用于将所述位移差信号转换为气压控制信号；所述第二作差单元用于将所述气压控制信号和所述局部气压信号作差，生成气压差信号；所述气压内环PI控制单元用于将所述气压差信号转换为第一开度控制信号；所述局部气压力扰动量计算单元用于根据船体总扰动信号计算出所述局部气压力扰动信号；所述第一前馈控制单元用于将所述局部气压力扰动信号转换为第二开度控制信号；所述第三作差单元用于将所述第一开度控制信号和所述第二开度控制信号作差，生成所述局部位移控制指令。5.根据权利要求4所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述局部位移控制模块还包括：气压力总扰动量估计单元，所述气压力总扰动量估计单元用于将所述船体整体气压信号转换为船体总扰动信号。6.根据权利要求1所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述风机驱动装置包括：风机控制模块、驱动控制模块、电机驱动模块和采样模块；所述风机包括电机和风机执行模块；所述风机控制模块接收前端控制器输出的稳态功率指令、所述采样模块输出的电流信号、电机功率信号和船体整体气压信号，生成电机功率控制指令；所述驱动控制模块接收所述电机功率控制指令，生成电机驱动信号；所述电机驱动模块响应所述电机驱动信号，生成电机供电信号；所述电机在所述电机供电信号的作用下旋转；所述风机执行模块响应所述电机的旋转而产生风量。7.根据权利要求6所述的气垫船的垫升控制系统，其特征在于，所述采样模块包括：电流采集单元、转矩转速采集单元和气压采集单元；
所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：江再勇，曾涛，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：
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