[發明專利]一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010574066.7
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111552186B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 關巍;張濤;張顯庫;張國慶;蘇作靖
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

本發明涉及一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法及系統。所述方法包括獲取所述船舶的舵鰭聯合系統的線性數學模型；基于CAN總線，獲取所述船舶的當前時刻的橫搖角和航向角；根據所述舵鰭聯合系統的線性數學模型，采用閉環增益成形算法確定所述船舶的舵鰭聯合系統控制模型；根據所述當前時刻的橫搖角和航向角和所述舵鰭聯合系統控制模型確定所述船舶的鰭角和舵角；基于CAN總線，根據所述船舶的鰭角和舵角對應控制所述船舶的鰭機和舵機；返回所述基于CAN總線，獲取所述船舶的當前時刻的橫搖角和航向角的步驟。本發明所提供的一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法及系統，提高舵鰭聯合減搖的實時性和可靠性。

技術領域

本發明涉及船舶控制領域，特別是涉及一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法及系統。

背景技術

船舶在海上航行時，由于其存在不確定的風、浪和流的干擾，會對航行中的船舶造成嚴重的影響。尤其是在船舶受到強烈的橫搖干擾后，會引發一系列的影響船舶航行安全的活動。劇烈的橫搖運動會降低船舶的適航性，影響船載設備的正常運行，無法保證貨物的固定以及威脅到船員的正常生活。更嚴重的還會發生船舶傾覆的危險，造成巨大的財產損失。對于軍方來說，船舶的不規則的橫搖運動不僅無法保障艦載飛機的高效安全的工作，而且還會降低艦載火炮的命中率。其中，以橫搖影響最為嚴重。舵鰭聯合減搖是利用船上現有的舵和操舵系統，與減搖鰭聯合起來進行控制，其中減搖鰭起主要的減搖作用，而自動舵在保持航向的同時，起到輔助的減搖作用，這種舵鰭聯合控制，能對減搖鰭起到有力的補償作用，可以在保持航向控制精度的前提下大大提高系統的減搖能力，在提高整體減搖效果的同時，還可以減小減搖鰭的動作和噪音，從而使船舶的適航性、安全性以及成員的舒適性得到相應的提高。目前，舵鰭聯合控制的研究一直是船舶減搖領域研究的熱點內容。

目前在對舵鰭聯合減搖系統的控制的過程中控制信號需同時輸入到舵機和鰭機，但是控制信號在傳輸的過程中會造成信號的延遲，且造成信號的串擾，信號的傳輸效率低，不能保證舵機和鰭機的同時控制，造成舵鰭聯合減搖的實時性和可靠性不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法及系統，提高舵鰭聯合減搖的實時性和可靠性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于CAN總線的舵鰭聯合減搖控制方法，包括：

獲取所述船舶的舵鰭聯合系統的線性數學模型；

基于CAN總線，獲取所述船舶的當前時刻的橫搖角和航向角；

根據所述舵鰭聯合系統的線性數學模型，采用閉環增益成形算法確定所述船舶的舵鰭聯合系統控制模型；所述舵鰭聯合系統控制模型以所述橫搖角和所述航向角為輸入，以鰭角和舵角為輸出；

根據所述當前時刻的橫搖角和航向角和所述舵鰭聯合系統控制模型確定所述船舶的鰭角和舵角；

基于CAN總線，根據所述船舶的鰭角和舵角對應控制所述船舶的鰭機和舵機；返回所述基于CAN總線，獲取所述船舶的當前時刻的橫搖角和航向角的步驟。

可選的，所述獲取所述船舶的舵鰭聯合系統的線性數學模型，之前還包括：

利用公式確定所述船舶的舵鰭聯合系統的線性數學模型；其中，x₁為橫搖角速度，x₂為艏搖角速度，x₃為船舶的橫搖角，x₄為船舶的艏搖角，u₁為船舶的減搖鰭控制角，u₂為船舶的舵控制角，y₁、y₂為所述線性數學模型的輸出，a₁₁、a₁₂、a₂₁、b₁₁、b₁₂、b₂₁和b₂₂為所述線性數學模型的系數。