[發明專利]一種信息高度集成化的水下航行控制臺及航行控制方法

有效

• 申請號: 202010637279.X
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111857137B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 聶華;謝坤;吳方良;鄒永鑄;杜羅娜
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇;胡建平

本發明公開了一種信息高度集成化的水下航行控制臺及航行控制方法，屬于自動控制技術領域，本發明的水下航行控制臺由電源、加固計算機、操舵模塊、推進模塊及臺體等組合而成。水下航行控制臺將全船操舵、電網和推進設備信息以圖形化形式集中顯示，供操作人員實時掌握全船的運行數據，為全船機電設備的遠程監控、故障診斷和維護提供支持，提高了船舶的集成優化水平、自動化操控水平和安全可靠性，并具備水下自主航行控制方法，簡化駕駛員頻繁操舵，減小了艇員工作量，具備實現單人操縱水下航行器的能力。

技術領域

本發明屬于自動控制技術領域，更具體地，涉及一種信息高度集成化的水下航行控制臺及航行控制方法。

背景技術

長期以來，船舶操縱控制系統、電力系統、推進系統等監控設備數量多、功能分散，設備對外接口種類多、形式多樣，不便于實現信息集中監測；同時，各類監測信息不能實現實時同步監測，不便于操作人員全面掌握系統各監測節點在同一時刻的狀態信息，與國內外先進的船舶智能監控平臺相比，差距較大。

全船操舵設備、機電設備作為船舶的核心裝備都是24小時不間斷運行的，其動力裝置、輔助裝置、推進裝置、供電設備、舵裝置等全船操舵設備和機電設備工作是否正常，將決定船舶的航運安全。

小型船舶、潛器等空間小，操縱人員少，集成操艇、電力和推進信息，可提高全船操舵、機電設備的集中監測和控制管理能力，同時船舶的操舵和動力是密不可分的，操舵性能與動力性能相互制約。目前國內多數船舶中，尤其水下潛器中，機電設備和操舵設備是獨立存在的，布置分散，需多人完成操縱，因此有必要設置集成操舵和動力信息的水下航行控制臺。同時目前大多水下航行器的操舵模式以隨動、自動為主，需要駕駛員長期執行操舵指令，并實時觀察舵角、航向等信息，因此有必要設計自主航行控制方法，簡化駕駛員的操舵。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種信息高度集成化的水下航行控制臺及航行控制方法，由此解決目前駕駛員的操舵較為繁瑣的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種信息高度集成化的水下航行控制臺，包括：柜體、加固計算機、通訊模塊及功能面板；

所述加固計算機通過所述通訊模塊和所述功能面板與其他設備實現信息交互與共享，并對操艇系統、電力系統和推進系統運行狀態信息進行綜合處理、記錄及顯示，實現航路規劃和航跡跟蹤；

所述功能面板由推進電機遙控模塊、均衡潛浮模塊、操舵模塊、應急顯示模塊及自檢報警模塊組成，其中，所述推進電機遙控模塊用于實現推進電機的遠程控制和狀態采集，所述均衡潛浮模塊用于實現潛器的均衡和潛浮控制，所述操舵模塊用于實現潛器的操舵控制，所述應急顯示模塊用于計算機故障或失去主電后的目標參數信息應急顯示，所述自檢報警模塊用于水下航行控制臺的自檢，并能在運行過程中對系統越線參數進行報警。

優選地，所述加固計算機包括航路規劃模塊；

所述航路規劃模塊，用于設計基于航行安全性和最短時間的目標函數，進而采用圖像搜索算法完成目標航路的規劃。

優選地，所述加固計算機包括航跡控制模塊；

所述航跡控制模塊用于由舵角控制環、航向控制環和制導環組成航跡控制，通過航跡誤差得出航向控制指令，通過航向誤差得出舵角控制指令，最后由舵角閉環完成控制。

優選地，所述加固計算機包括航跡跟蹤模塊；

所述航跡跟蹤模塊用于在初始進入時，按照預設速度返回航跡；在直線段航跡時按要求精度保持航跡；在轉向時按照所述預設速度跟蹤新航跡，并使航跡偏差小于預設偏差值。

優選地，所述加固計算機配置多通道高頻模數采集卡，實現多路模擬量信息高速、同步采集。

優選地，所述控制臺還包括：電源模塊及加固液晶顯示屏；