【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
涉及船舶控制，具體來說是船舶自動控制技術(shù)。
技術(shù)介紹
1、隨著船舶的大型化和復(fù)雜化，對于船舶轉(zhuǎn)向控制也更加復(fù)雜，為保障航行安全，人們對船舶的操縱性能提出了更高的要求。為了在航行時減少對船員的經(jīng)驗和技能的依賴，必須自動化地實現(xiàn)準確高效的船舶轉(zhuǎn)向控制。在船舶轉(zhuǎn)向的研究過程中，通過仿真技術(shù)在較短的時間內(nèi)得到多種結(jié)果，提高效率，減少實際操作的成本和風險，對于轉(zhuǎn)向控制的研究有很大幫助。因此，對船舶轉(zhuǎn)向控制進行研究在理論和實際上都具有重要意義。
2、目前相關(guān)的研究，主要包括：1)“一種確定船舶轉(zhuǎn)向避讓時緊迫局面距離與碰撞距離的方法”(cn115995164a)，該專利技術(shù)采用逆向逼近迭代算法，分解船舶相對運動，求取船舶碰撞距離dcollid和緊迫局面距離dclose；2)“海洋船舶中的電轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和用于控制此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法”(cn113302126a)，該專利技術(shù)控制包括至少一個可轉(zhuǎn)向推進單元的海洋船舶中的電轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)備和方法；3)“可轉(zhuǎn)向的水翼船舶”(cn117615964a)，該專利技術(shù)能夠遠程操作的無人駕駛遠程控制無人機水翼船舶。
3、但是上述研究中，轉(zhuǎn)向控制的準確性和可靠性仍然無法滿足船舶自動控制的精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有轉(zhuǎn)向控制的準確性和可靠性仍然無法滿足船舶自動控制的精度的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：
2、一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
3、用于根據(jù)接收的期望航向角，生成船
4、用于根據(jù)期望角度和實際角度之間的偏差，調(diào)整所述船舶轉(zhuǎn)向控制信號的pid自動舵控制模塊；
5、用于記錄和限制修正船舶舵角的舵機命令執(zhí)行模塊；
6、用于根據(jù)接收的期望柴油機轉(zhuǎn)速和采集的實際柴油機轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述實際柴油機轉(zhuǎn)速的柴油機轉(zhuǎn)速控制模塊；
7、用于采集船舶在水中的運動狀態(tài)和規(guī)律，并根據(jù)不同海況調(diào)整轉(zhuǎn)向控制信號的船舶運動模塊。
8、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，所述轉(zhuǎn)向信息預(yù)處理模塊采用三階參考模型處理期望航向角。
9、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，所述pid自動舵控制模塊結(jié)合nomoto一階模型增加pid控制模塊的動態(tài)響應(yīng)權(quán)重。
10、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，所述pid控制模塊采用比例-積分-微分控制方法，通過對系統(tǒng)反饋信號與期望信號之間的誤差進行比較，計算出誤差的積分、微分和比例部分的值，并通過算法進行調(diào)整，產(chǎn)生控制量。
11、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，所述柴油機轉(zhuǎn)速控制模塊通過比較期望的轉(zhuǎn)速信號和實際轉(zhuǎn)速，并調(diào)整控制反饋和緊急回避轉(zhuǎn)速策略，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的控制和反轉(zhuǎn)回避。
12、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，所述船舶在水中的運動狀態(tài)和規(guī)律包括船舶加速度、速度和位移參數(shù)。
13、進一步，提供一個優(yōu)選實施方式，船舶加速度、速度和位移參數(shù)通過螺旋槳推進力、舵力、水阻力、慣性和三自由度及航向計算。
14、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真方法，所述方法包括：
15、根據(jù)接收的期望航向角，生成船舶轉(zhuǎn)向控制信號的步驟；
16、根據(jù)期望角度和實際角度之間的偏差，調(diào)整所述船舶轉(zhuǎn)向控制信號的步驟；
17、記錄和限制修正船舶舵角的步驟；
18、根據(jù)接收的期望柴油機轉(zhuǎn)速和采集的實際柴油機轉(zhuǎn)速，調(diào)整所述實際柴油機轉(zhuǎn)速的步驟；
19、采集船舶在水中的運動狀態(tài)和規(guī)律，并根據(jù)不同海況調(diào)整轉(zhuǎn)向控制信號的步驟。
20、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了計算機儲存介質(zhì)，用于儲存計算機程序，當所述計算機程序被計算機讀取時，所述計算機執(zhí)行所述的方法。
21、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了計算機，包括處理器和儲存介質(zhì)，當所述處理器讀取所述儲存介質(zhì)中儲存的計算機程序時，所述計算機執(zhí)行所述的方法。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案的有益之處在于：
23、本專利技術(shù)提供的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，通過pid自動舵控制模塊中的自動舵控制器和pid反饋控制器，船舶能夠根據(jù)期望角度和實際角度之間的偏差，及時調(diào)整舵角，以實現(xiàn)精準的轉(zhuǎn)向控制。相比于傳統(tǒng)的手動舵控制，這種自動化方式可以更快地響應(yīng)和調(diào)整，提高了船舶轉(zhuǎn)向任務(wù)的準確性和穩(wěn)定性。
24、本專利技術(shù)提供的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，在舵機命令執(zhí)行模塊中，舵角指令信號修正器的使用可以將角度映射到合理的范圍內(nèi)，避免了無限增長的控制輸出，保證了舵機輸入的角度誤差在一個合理的范圍內(nèi)波動。這樣的動態(tài)調(diào)整方式有助于保持船舶轉(zhuǎn)向過程的穩(wěn)定性和可控性。
25、本專利技術(shù)提供的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，在船舶運動模塊中，包括螺旋槳推進力、舵力、水阻力、慣性和三自由度及航向計算模塊，能夠?qū)崟r模擬和預(yù)測船舶在水中的運動狀態(tài)，根據(jù)不同的海況和船舶狀態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向控制。這種實時調(diào)整能夠使船舶在復(fù)雜的海況下保持穩(wěn)定，并且在轉(zhuǎn)向過程中提供準確的反饋，以確保船舶的安全航行。
26、本專利技術(shù)提供的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，與現(xiàn)有的研究相比，綜合運用了pid控制、船舶動力學(xué)模型和船舶轉(zhuǎn)向控制算法等多種技術(shù)手段，實現(xiàn)了對船舶轉(zhuǎn)向任務(wù)的自動化和精確化。傳統(tǒng)的船舶轉(zhuǎn)向控制往往依賴于船員的經(jīng)驗和手動操作，容易受到海況和船舶狀態(tài)的影響，而這種方案利用了先進的控制算法和模型，提高了轉(zhuǎn)向控制的準確性和可靠性，使得船舶在復(fù)雜的海況下也能夠保持穩(wěn)定的航行狀態(tài)。
27、本專利技術(shù)提供的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，可以應(yīng)用于船舶工業(yè)中，包括但不限于商船、軍艦，以及其他需要船舶轉(zhuǎn)向控制的船只。這種技術(shù)可以提高船舶的自動化程度和航行安全性，減輕船員的工作負擔，同時提高船舶的操縱精度和效率。
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1.一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向信息預(yù)處理模塊采用三階參考模型處理期望航向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述PID自動舵控制模塊結(jié)合Nomoto一階模型增加PID控制模塊的動態(tài)響應(yīng)權(quán)重。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述PID控制模塊采用比例-積分-微分控制方法，通過對系統(tǒng)反饋信號與期望信號之間的誤差進行比較，計算出誤差的積分、微分和比例部分的值，并通過算法進行調(diào)整，產(chǎn)生控制量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述柴油機轉(zhuǎn)速控制模塊通過比較期望的轉(zhuǎn)速信號和實際轉(zhuǎn)速，并調(diào)整控制反饋和緊急回避轉(zhuǎn)速策略，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的控制和反轉(zhuǎn)回避。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶在水中的運動狀態(tài)和規(guī)律
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，船舶加速度、速度和位移參數(shù)通過螺旋槳推進力、舵力、水阻力、慣性和三自由度及航向計算。
8.一種基于Mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
9.計算機儲存介質(zhì)，用于儲存計算機程序，其特征在于，當所述計算機程序被計算機讀取時，所述計算機執(zhí)行權(quán)利要求8所述的方法。
10.計算機，包括處理器和儲存介質(zhì)，其特征在于，當所述處理器讀取所述儲存介質(zhì)中儲存的計算機程序時，所述計算機執(zhí)行權(quán)利要求8所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向信息預(yù)處理模塊采用三階參考模型處理期望航向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述pid自動舵控制模塊結(jié)合nomoto一階模型增加pid控制模塊的動態(tài)響應(yīng)權(quán)重。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述pid控制模塊采用比例-積分-微分控制方法，通過對系統(tǒng)反饋信號與期望信號之間的誤差進行比較，計算出誤差的積分、微分和比例部分的值，并通過算法進行調(diào)整，產(chǎn)生控制量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mworks的船舶轉(zhuǎn)向控制仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述柴油機轉(zhuǎn)速控制模塊通過比較期望的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭芷辰，馮光升，李超，呂宏武，姜鱈楠，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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