[發明專利]一種智能舵系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201110097927.8
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102323820A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 崔健;楊松林;吳巍;袁敬平;趙南;陳鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種智能舵系統，其特征在于包括可編程自動控制器、組合導航器、推進系統裝置、操縱系統裝置、應急操作裝置，其中組合導航器由GPS導航儀和三維電子羅盤構成，推進系統裝置由無刷直流電機依次串接無刷直流電機控制器、第一傳動裝置和螺旋槳組構成，操縱系統裝置由頻率轉換器依次串接步進電機控制器、步進電機、第二傳動裝置和舵系統構成，應急操作裝置包括主機轉速控制器與繼電器，GPS導航儀、三維電子羅盤、主機轉速控制器與繼電器的輸出端分別接可編程自動控制器的輸入端，可編程自動控制器的輸出端分別接無刷直流電機控制器和頻率轉換器的輸入端。

2.一種智能舵系統的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)利用安裝在船體上的GPS導航儀和三維電子羅盤組合導航器檢測到的船舶實際位置與航向；

(2)可編程自動控制器對步驟(1)所述的船舶實際位置與航向進行字符轉換和提取，然后進行位置核算、航向處理、偏航角計算；

(3)計算船舶的偏航距d和偏航角ψ：以船舶實際位置坐標距預定航線的距離為偏航距其中X₀，Y₀為船舶實際位置高斯坐標，fX+gY+k＝0為船舶設計航線，其中X、Y分別為設計階段的船舶位置高斯橫縱坐標，f、g、k為船舶設計航線方程的系數且f、g不為零，船舶處在預定航線右側為正，以船舶實際航線與預定航線的夾角為偏航角Ψ＝|Ψ_s-Ψ₀|，其中Ψ_s為船舶預定航線的航向角，Ψ₀為船舶實際航的航向角，船首偏離預定航線右側的夾角為正；

(4)判斷船舶是否偏航：

①若沒有偏航即位置和航向均在預定航線上：d＝0，ψ＝0，則保持船舶既定航向和航速繼續航行；

②若發生偏航，依據計算結果運用模糊控制理論進行分類討論，優化處理，依據模糊控制表得到三種處理結果分別為單獨進行操舵控制、單獨進行推進控制和操舵與推進同時控制；

③根據模糊控制理論處理得到操舵舵角δ和主機轉速N，由可編程自動控制器分別向無刷直流電機控制器和頻率轉換器發出信號，從而實現舵角δ和航速v的變化；

(5)檢測下一時刻船體的航行狀態，返回到步驟(1)，實現實時的閉環控制。