[發(fā)明專利]一種海洋能無人艇多驅(qū)動模式的智能切換系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710420699.0
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107229223B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖煜雷;何佳雨;李曄;王磊峰;秦洪德;李彥瑩;付翔
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種海洋能無人艇多驅(qū)動模式的智能切換系統(tǒng)，包括信息采集模塊、智能控制模塊、能量采集模塊、動力驅(qū)動模塊和岸端監(jiān)控模塊。本發(fā)明的核心為在所述智能控制模塊中利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法決策無人艇的驅(qū)動模式，將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化成的電能，為電力推進(jìn)器供能，直接利用所述的電力推進(jìn)器控制無人艇的航速和航向；在波浪能充足的情況下，利用波浪推進(jìn)器收集波浪能推進(jìn)，而電力推進(jìn)器輔助控制航向；在無人艇的航速和航向與既定目標(biāo)偏差較小的情況下，不使用電力推進(jìn)器，將電能通過蓄電池存儲起來，在太陽能和風(fēng)能供給不足和不及時的情況下為無人艇提供驅(qū)動力，節(jié)約能源，提高無人艇續(xù)航性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋能無人艇多驅(qū)動模式的智能切換系統(tǒng)，屬于無人艇技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無人艇作為海洋環(huán)境中的智能裝備，已得到了廣泛的關(guān)注和研究。在無人艇未來的發(fā)展中，能源零排放、無污染是發(fā)展的趨勢。而合理利用海洋上的自然能，既減少了燃油等昂貴的日常開支，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性，又使無人艇具有更長的續(xù)航時間以完成更多的作業(yè)任務(wù)。其中利用海上廣泛存在的太陽能、風(fēng)能和波浪能作為動力來源的研究日益增加，但太陽能等自然能存在著能源密度低，隨機(jī)性強(qiáng)等缺點(diǎn)。

由于無人艇的續(xù)航能力決定著其完成工作任務(wù)的能力，而對無人艇能源的供給以及對能源的節(jié)約能力決定著其續(xù)航性。專利號201310193406.1，名為一種多能源動力船舶利用風(fēng)力、太陽能、水能和波浪能發(fā)電，為有人船舶提供了多種供能方式，增加了船舶的總供電量，提高了船舶能源的冗余度。但是這樣的供能方式是將收集到的自然能直接利用，將各種供能方式作為單獨(dú)的供能單元，缺乏總體上的供能規(guī)劃方式。這種供能方式勢必存在能源利用效率低，總能源供給不及時，不能提供穩(wěn)定可靠的供能方式，將會使無人艇適航性降低，直接影響無人艇的續(xù)航能力等問題。而專利號201310037533.2，名為一種多能源供電方法的能量智能管理裝置，提供了一種能量綜合管理方法，有效的解決了利用多種能源供電的方法中存在的非線性的問題，但是這種智能管理裝置僅僅針對電能的供給具有智能管理能力，而在無人艇的應(yīng)用中，存在著電力驅(qū)動、波浪能驅(qū)動以及波浪能和電力協(xié)同驅(qū)動等獨(dú)特的多種驅(qū)動模式，僅僅對供電進(jìn)行智能管理適用于只依賴于電力驅(qū)動的設(shè)備，而對具有多種驅(qū)動模式的無人艇來說存在不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)對于具有多種驅(qū)動模式的海洋能驅(qū)動無人艇，不能根據(jù)實(shí)際海洋環(huán)境自動切換驅(qū)動模式的問題，提供一種海洋能無人艇多驅(qū)動模式的智能切換系統(tǒng)，根據(jù)多種形式的海洋環(huán)境以及無人艇航態(tài)和作業(yè)目標(biāo)而智能切換驅(qū)動模式。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種海洋能無人艇多驅(qū)動模式的智能切換系統(tǒng)，其特征在于：包括信息采集模塊、智能控制模塊、動力驅(qū)動模塊、能量采集模塊和岸端監(jiān)控模塊，

所述信息采集模塊連接在智能控制模塊上，且信息采集模塊為智能控制模塊提供包括波浪高度、風(fēng)速、太陽能光強(qiáng)的環(huán)境信息以及無人艇航速和無人艇航向角等航態(tài)信息，且所述信息采集模塊包括氣象站、浪高儀、陀螺儀、航速儀和光照儀；

所述動力驅(qū)動模塊與智能控制模塊相連，在智能控制模塊的控制決策下確定電力推進(jìn)器為無人艇提供的驅(qū)動模式以及波浪推進(jìn)器的收放，且所述動力驅(qū)動模塊包括電力推進(jìn)器和波浪推進(jìn)器以及存儲電能的能源控制器和蓄電池；

所述能量采集模塊通過能源控制器與動力驅(qū)動模塊相連，為動力驅(qū)動模塊供能，且所述能量采集模塊包括多組太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)；

所述智能控制模塊包括決策計(jì)算機(jī)和控制計(jì)算機(jī)，可根據(jù)信息采集模塊收集到的波浪高度、風(fēng)速和太陽能光強(qiáng)信息以及與無人艇位置和姿態(tài)相關(guān)的航速偏差和航向偏差，來自主決定無人艇的驅(qū)動模式，所述驅(qū)動模式包括：

(1)僅利用波浪推進(jìn)器驅(qū)動無人艇的驅(qū)動模式；

(2)以波浪推進(jìn)器驅(qū)動為主，同時利用電力推進(jìn)器輔助控制無人艇航向的驅(qū)動模式；

(3)波浪推進(jìn)器驅(qū)動，同時利用電力推進(jìn)器控制航速和航向的驅(qū)動模式；