一种水空两栖双体船及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水空两栖双体船及其控制方法，包括两个船体，两个船体之间通过铰接装置连接，每个所述船体的前后均分布有竖直方向的贯穿船体的涵道扇，所述船体的夹板上设有航向方向的涵道扇，其中：所述水空两栖双体船配备有传感器，所述传感器用于感知环境信息和获取船体的姿态数据；所述水空两栖双体船设有主动漂浮模式和被动漂浮模式

【技术实现步骤摘要】
一种水空两栖双体船及其控制方法


[0001]本专利技术涉及水陆两栖设备领域，尤其涉及一种水空两栖双体船及其控制方法
。

技术介绍

[0002]湖泊作为重要的资源，具有诸多作用，如：调节河流
、
农业灌溉
、
繁衍生物
、
改善生态环境等作用，在发展经济中发挥着重要的作用
。
进一步地，发展水面上航行的设备也就有着重大意义
。
例如，无人船在湖泊区的数据检测的应用
。
[0003]双体船具有航速快
、
稳定性好的优点，已被广泛应用于湖泊数据检测
、
监控等领域中，但是，现有的无人双体船方案基本只具有水面航行能力，在无人化应用中在投放
、
回收和转移工作中存在困难
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了解决现有无人双体船中不具备两栖的功能，没有配备一种平稳过渡不同状态的控制方法的技术问题，本专利技术提出一种水空两栖双体船，包括两个船体，两个船体之间通过铰接装置连接，每个所述船体的前后均分布有竖直方向的贯穿船体的涵道扇，所述船体的夹板上设有航向方向的涵道扇，其中：
[0005]所述水空两栖双体船配备有传感器，所述传感器用于感知环境信息和获取船体的姿态数据；
[0006]所述水空两栖双体船设有主动漂浮模式和被动漂浮模式
。
[0007]在一些实施例中，所述水空两栖双体船的姿态控制过程如下：
[0008]获取船体与水平面的实际夹角数据；
[0009]根据实际夹角数据和目标夹角数据，控制船体前后的涵道扇的工作
。
[0010]在一些实施例中，所述根据实际夹角数据和目标夹角数据，控制船体前后的涵道扇的工作这一步骤，其具体包括：
[0011]根据实际夹角数据和目标夹角数据计算误差值；
[0012]将误差值输入至
PID
控制器，结合可调系数生成船体前后的涵道扇对应电机的输出功率；
[0013]根据输出功率计算
PWM
信号的占空比值；
[0014]根据
PWM
信号调节电机输出，控制船体前后的涵道扇的工作，进而控制船体趋于目标夹角
。
[0015]在一些实施例中，还包括：
[0016]所述被动漂浮模式，通过船体前后的竖直方向的涵道扇进行姿态控制；
[0017]所述主动漂浮模式，利用船体前后的竖直方向的涵道扇产生的气流在船体与水体间产生气流层，基于气流层的表面效应进行低阻力航行；通过船体夹板上的航向方向的涵道扇进行转向控制
。
[0018]在一些实施例中，所述主动漂浮模式中：
[0019]设定第一气压阈值
、
第二气压阈值和第三气压阈值；
[0020]通过竖直方向的涵道扇下方的气压传感器进行实时气压采集；
[0021]控制竖直方向的涵道扇加速工作，直至实时气压超出第一气压阈值；
[0022]当实时气压超出第一气压阈值后，通过竖直方向的涵道扇的控制进行姿态调整，直至实时气压低于第二气压阈值；
[0023]当实时气压低于第二气压阈值后，以第三气压阈值对应的
PID
目标，维持竖直方向的涵道扇的工作状态
。
[0024]在一些实施例中，所述水空两栖双体船的模式切换过程如下：
[0025]主动漂浮模式切换至被动漂浮模式，停止航向方向的涵道扇的工作，通过竖直方向的涵道扇的差速工作以限制船体的抬头幅度；
[0026]被动漂浮模式切换至主动漂浮模式，控制竖直方向的涵道扇的工作，产生气流层并实时调整姿态
。
[0027]在一些实施例中，所述水空两栖双体船空中飞行的控制过程如下：
[0028]通过航向方向的涵道扇进行水平推进；
[0029]通过竖直方向的涵道扇进行推力补偿，并稳定船体的姿态
。
[0030]在一些实施例中，所述水空两栖双体船水空状态切换过程如下：
[0031]水面航行切换至空中飞行，通过竖直方向的涵道扇控制船体稳定于同一水平面，稳定预设时间后控制竖直方向的涵道扇加速，将船体拉高至预设高度；
[0032]空中飞行切换至水面航行，停止航向方向的涵道扇工作，控制竖直方向的涵道扇减速使船体迫近水面，当气压传感器采集到的数据超出预设阈值，转为主动漂浮模式
。
[0033]基于上述方案，本专利技术提供了一种水空两栖双体船及其控制方法，设有主动漂浮模式和被动漂浮模式，在主动模式中，利用表面效应大大减小航行阻力实现更大的航行速度，在被动模式中，利用浮力减少能源消耗；同时配备对应的姿态控制方法
、
模式切换方法和状态切换方法，以实现跨界质的设备投放
、
回收，或者在多片水域间进行跨越
。
附图说明
[0034]图1是本专利技术水空两栖双体船的结构示意图；
[0035]图2是本专利技术具体实施例姿态控制的数据流向示意图；
[0036]图3是本专利技术具体实施例主动漂浮模式的气压变化示意图；
[0037]图4是是本专利技术具体实施例空中飞行的受力示意图
。
具体实施方式
[0038]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0039]需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分
。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
[0040]应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和
/
或“模块”是用于区分不同
级别的不同组件
、
元件
、
部件
、
部分或装配的一种方法
。
然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语
。
[0041]如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和
/
或“该”等词并非特指单数，也可包括复数
。
一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素
。
由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程
、
方法
、
商品或者设备中还存在另外的相同要素
。
[0042]在本申请实施例的描述中，“多个”是指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水空两栖双体船，其特征在于，包括两个船体，两个船体之间通过铰接装置连接，每个所述船体的前后均分布有竖直方向的贯穿船体的涵道扇，所述船体的夹板上设有航向方向的涵道扇，其中：所述水空两栖双体船配备有传感器，所述传感器用于感知环境信息和获取船体的姿态数据；所述水空两栖双体船设有主动漂浮模式和被动漂浮模式
。2.
根据权利要求1所述一种水空两栖双体船，其特征在于，姿态控制过程如下：获取船体与水平面的实际夹角数据；根据实际夹角数据和目标夹角数据，控制船体前后的涵道扇的工作
。3.
根据权利要求2所述一种水空两栖双体船，其特征在于，所述根据实际夹角数据和目标夹角数据，控制船体前后的涵道扇的工作这一步骤，其具体包括：根据实际夹角数据和目标夹角数据计算误差值；将误差值输入至
PID
控制器，结合可调系数生成船体前后的涵道扇对应电机的输出功率；根据输出功率计算
PWM
信号的占空比值；根据
PWM
信号调节电机输出，控制船体前后的涵道扇的工作，进而控制船体趋于目标夹角
。4.
根据权利要求1所述一种水空两栖双体船，其特征在于：所述被动漂浮模式，通过船体前后的竖直方向的涵道扇进行姿态控制；所述主动漂浮模式，利用船体前后的竖直方向的涵道扇产生的气流在船体与水体间产生气流层，基于气流层的表面效应进行低阻力航行；通过船体夹板上的航向方向的涵道扇进行转向控制
。5.
根据权利要求4所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乔越，罗锐帆，罗锦宏，梁静怡，肖博文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：