[發明專利]基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法

有效

• 申請號: 201310466022.2
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103482052B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 戴晶;孔繁軍;潘婧;羅友高;鄧智勇;張浩立;戴金鵬;田凡;邱克;朱帥;操喜峰;曾釹釙;高劍;吳永成;朱剛;田強;蹇安安;董宛東;羅志凱
• 申請（專利權）人: 武漢海王機電工程技術公司
• 主分類號: B63H25/08
• 分類號: B63H25/08;B63H25/50
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 胡鎮西,胡紅林

技術領域

本發明涉及全回轉推進裝置的控制方法，具體地指一種基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法。

背景技術

全回轉推進裝置可替代常規舵機和艉側向推進器，節約了建造成本；同時由于其能在水平面內360°旋轉，所以倒車時采用的方式是旋轉180°而不是螺旋槳反轉，從而提高了工作效率。以肖鑫生開發的Z型全回轉舵槳裝置為例，使可節省燃料5%-10%，提高航速10%-20%，提高推進效率8%-10%，而ABB公司的Azipod系統可將船舶的燃油消耗降低25%。由于其操縱靈活，最早應用于港口作業和渡輪。隨著全回轉推進裝置的裝船率不斷提升，可靠性也大幅提高。

全回轉推進裝置的主要控制元件是全回轉手柄，故以手柄信號為基礎的控制方法是全回轉控制的核心。全回轉手柄有豎直和水平方向的兩個自由度，其中，豎直方向的角度決定了螺旋槳轉速，此轉速控制全回轉裝置的推力大小，而水平方向的旋轉決定了全回轉水平的方位角，此方位角控制全回轉裝置的推力方向。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法，該控制方法實現對全回轉手柄水平方向的控制，即控制全回轉推進裝置的推力方向。

實現本發明目的采用的技術方案是：一種基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法，該控制方法包括：

根據全回轉手柄旋轉的實際方位角和速度的電氣信號，得到全回轉手柄的實際方位角和速度值；

跟蹤方位角的電氣命令值，將所述方位角的電氣命令值與所述實際方位角電氣信號比較，得到方位角差值θ；速度的電氣命令值與實際速度電氣值比較，得到速度差值σ；

根據所述差值θ，中控箱向方位角控制機構發出正向或者反向轉動的命令，以及向速度控制機構發出加速或者減速的命令，使得所述差值θ和σ在規定范圍內。

通過本發明方法能夠實時、精確地控制全回轉水平的方位角，即控制全回轉裝置的推力方向，提高了對全回轉推進裝置方向控制的準確度。

附圖說明

圖1為本發明所用船舶全回轉推進裝置的結構示意圖。

圖2為本發明基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法的流程圖。

圖3為圖2中控箱的控制流程圖。

圖4為實施例中全回轉手柄旋轉的方向設定示意圖。

圖5為方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號差值θ的絕對值小于死區范圍′的示意圖。

圖6為全回轉手柄正向時，旋轉方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號差值θ>′的示意圖。

圖7為全回轉手柄反向時，旋轉方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號差值θ>′的示意圖。

圖8為全回轉手柄正向時，旋轉方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號差值θ<-′的示意圖。

圖9為全回轉手柄正向時，旋轉方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號差值θ<-′的示意圖。

圖10為實施例中一種例外情況的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明方法作進一步詳細的說明。

本發明方法適用于船舶全回轉推進裝置的電氣控制系統，如圖1所示，船舶全回轉推進裝置中設有一個全回轉手柄以及一個中控箱。全回轉手柄安放在駕控臺上，由操船人員對其進行控制，全回轉手柄內部設置了一個編碼器和一個電位器，編碼器用于將方位角物理命令值轉化為方位角電氣命令值，電位器用于將速度物理命令值轉化為速度電氣命令值。中控箱安裝在舵槳艙，內置PLC等數據處理單元，負責接收、處理和發送命令值到現場設備（如速度控制機構、方位角控制機構），中控箱同時采集方位角電氣命令值和速度電氣命令值，然后將速度電氣命令值發送給速度控制機構，并跟蹤方位角電氣命令值及其變化，按照路徑跟蹤的方式將方位角命令發送給全回轉方位角控制機構。

本發明基于方位角路徑跟蹤的船舶全回轉控制方法，包括以下步驟：

S101、采集全回轉手柄旋轉的實際方位角的物理信號和實際速度的物理信號，并分別轉換得到全回轉手柄旋轉的實際方位角的電氣信號和實際速度的電氣信號，從而得到全回轉手柄旋轉的實際方位角和實際速度。

S102、跟蹤方位角的電氣命令值，編碼器將全回轉手柄的方位角物理命令值轉化為方位角電氣命令值，電位器將全回轉手柄的速度物理命令值轉化為速度電氣命令值。

S103、將方位角的電氣命令值與實際方位角電氣信號比較，得到方位角差值θ，速度的電氣命令值與實際速度電氣值比較，得到速度差值σ；。