[發明專利]一種船舶運動控制測試系統

在審

• 申請號: 201310580767.1
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104656456A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 姜韞英
• 申請（專利權）人: 姜韞英
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于控制測試技術領域，尤其涉及一種船舶運動控制測試系統。

背景技術

為了適應海上運輸量增加的需要，船舶有著大型化和高速化的趨勢，而且海上交通密度不斷加大，因此航行安全越來越受到威脅。同時，為了提高營運的經濟效益，還期望減少船員配置，這又加劇了對航行安全的威脅，為了解決這一矛盾，加速了在船舶運航中應用高科技，促進高智能化船舶的研究和開發，已成為世界上主要航運國家當前的一個重要研究課題。高智能化船舶的基本要求是船舶運航自動化，但船舶的動態具有大慣性，大時滯，非線性等特點，航行中風、浪、流等外界干擾的影響以及測量的不精確性等都使船舶動態產生不確定性，這些因素綜合在一起就都導致船舶運動控制構成了一個復雜的控制問題。

發明內容

本發明就是針對上述問題，提供一種降低試驗成本，縮短開發周期的船舶運動控制測試系統。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明包括船舶運動數學模型、虛擬駕駛臺、加載控制值算法部分、設置環境參數部分、船舶運動虛擬現實、船舶運動虛擬現實仿真場景、操舵儀，其結構要點船舶運動數學模型分別與虛擬駕駛臺、加載控制值算法部分、設置環境參數部分、船舶運動虛擬現實、船舶運動虛擬現實仿真場景、操舵儀相連。

作為一種優選方案，本發明還包括船舶柴油主機三維運動模型，船舶柴油主機三維運動模型與船舶運動數學模型相連。

作為另一種優選方案，本發明所述船舶運動數學模型的時實模型運算與顯示在不同計算機上進行。

本發明有益效果。

本發明實現了一套船舶運動控制系統仿真實驗平臺。介紹了該仿真系統的結構，及系統各個部分功能和軟件的設計，并且給出了各個部分的界面以及運動場景。此系統的建立極大方便了用戶進行船舶運動控制算法仿真測試，有利于改進控制算法，提供合理的算法和參數，從而實現減少海上試驗次數，降低試驗成本，縮短開發周期，加速先進控制理論在實際工程中的應用。

附圖說明

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖1是本發明電路原理框圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明包括船舶運動數學模型、虛擬駕駛臺、加載控制值算法部分、設置環境參數部分、船舶運動虛擬現實、船舶運動虛擬現實仿真場景、操舵儀，其結構要點船舶運動數學模型分別與虛擬駕駛臺、加載控制值算法部分、設置環境參數部分、船舶運動虛擬現實、船舶運動虛擬現實仿真場景、操舵儀相連。

作為一種優選方案，本發明還包括船舶柴油主機三維運動模型，船舶柴油主機三維運動模型與船舶運動數學模型相連。

作為另一種優選方案，本發明所述船舶運動數學模型的時實模型運算與顯示在不同計算機上進行。

本發明主要目的是為了更好的測試算法。單獨的船舶運動控制算法仿真測試實驗系統能夠較好地實現離線算法測試，只是這樣的測試可視化程度比較低，只能通過曲線分析數據；而在線實時算法測試，可以通過各種虛擬現實界面實時觀察被控對象變化，就能夠更好地測試算法。在船舶運動控制分布式虛擬仿真系統中，原來離線仿真的功能全部保留，而且又加上了在線顯示，可以說這幾個子系統就相對于幾個窗口，用來更好地觀察船舶運動控制的過程。增加了虛擬駕駛臺后，就可以在航向或航跡在線實時算法測試時，通過主機操縱來體現船舶運動的時變性，測試控制算法在不同航速下的連續控制效果，而通過這種方式進行測試顯然比現有的測試方法更貼近實船實驗，具有更高的可信度。操舵儀在主機轉速控制算法測試中，同樣可以起到改變船舶運動狀態的作用，連續測試控制算法在船舶直航、大回轉不同狀態下的控制效果。船舶運動控制算法仿真測試實驗系統主要目的就是構造一套可靠有效的控制系統，然后更換控制算法來測試控制效果，就可以分析算法結論是否有效。這樣可以在仿真部分花較少時間就可以得到一個仿真可信度較高的算法測試結論，從而加速先進控制理論在實際工程中的應用。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明所提交的權利要求書確定的保護范圍。