[發(fā)明專利]一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110066949.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112859867A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉佳侖;李晨;李詩杰;吳青
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 常柯陽

本發(fā)明公開了一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括：運(yùn)動軌跡規(guī)劃模塊，用于生成船舶靠離泊的運(yùn)動參考軌跡；船舶數(shù)據(jù)管理模塊，用于采集船舶在被拖輪拖動過程的船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊，用于構(gòu)建船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型，采用船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型根據(jù)運(yùn)動參考軌跡預(yù)測拖輪的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)；比較船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)與運(yùn)動參考軌跡的偏移大小，根據(jù)偏移大小的比較結(jié)果生成拖輪的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)；拖輪數(shù)據(jù)管理模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊預(yù)測的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)控制多個拖輪運(yùn)動狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊生成的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)整多個拖輪運(yùn)動狀態(tài)。本發(fā)明能更加準(zhǔn)確的控制船舶靠離泊過程中的路徑和姿態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

拖輪是指用來拖動駁船和輪船的船舶，拖輪的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固、穩(wěn)定性好、船身小、主機(jī)功率大、牽引力大、操縱性能良好，它主要拖帶載運(yùn)物資的駁船和各種作業(yè)船，按照使用地區(qū)的不同，拖船可分為遠(yuǎn)洋拖船、內(nèi)河拖船、沿海拖船、港內(nèi)拖船、海洋救援拖船等種類。

目前在通過拖輪拖動船舶進(jìn)行靠離泊時，一般需要多個拖輪配合實(shí)現(xiàn)對船舶進(jìn)行拖動，需要多人進(jìn)行指揮，由多個拖輪進(jìn)行交互配合實(shí)現(xiàn)對船舶進(jìn)行靠離泊，且目前在對拖輪拖動船舶進(jìn)行靠離泊控制系統(tǒng)僅僅根據(jù)船舶的運(yùn)動軌跡進(jìn)行計算拖輪的牽引的數(shù)據(jù)信息，但是實(shí)際操作過程中，還會受到多種干擾因素的影響，例如轉(zhuǎn)船力矩、動力、風(fēng)、流等橫向干擾力，因而導(dǎo)致目前拖輪拖動船舶進(jìn)行靠離泊的控制方式難以使船舶達(dá)到期望靠泊路徑和姿態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)和方法，能夠更加準(zhǔn)確的控制船舶靠離泊過程中的路徑和姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)，包括：

運(yùn)動軌跡規(guī)劃模塊，用于生成船舶靠離泊的運(yùn)動參考軌跡；

船舶數(shù)據(jù)管理模塊，用于采集船舶在被拖輪拖動過程的船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊，用于構(gòu)建船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型，采用所述船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型根據(jù)所述運(yùn)動參考軌跡預(yù)測多個拖輪的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)；比較所述船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)與所述運(yùn)動參考軌跡的偏移大小，根據(jù)偏移大小的比較結(jié)果生成拖輪的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)；

拖輪數(shù)據(jù)管理模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊預(yù)測的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)控制多個拖輪運(yùn)動狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)據(jù)交互綜合處理模塊生成的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)整多個拖輪運(yùn)動狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于多拖輪協(xié)同的船舶靠離泊控制系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：本實(shí)施例通過船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型根據(jù)運(yùn)動參考軌跡預(yù)測拖輪的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)動控制數(shù)據(jù)控制拖輪運(yùn)動狀態(tài)，同時比較船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)與運(yùn)動參考軌跡的偏移大小，根據(jù)偏移大小的比較結(jié)果生成拖輪的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)，然后根據(jù)運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)整拖輪運(yùn)動狀態(tài)，通過反饋的方式，降低船力矩、動力、風(fēng)和流等橫向干擾力的作用，使船舶的實(shí)際運(yùn)動軌跡接近運(yùn)動參考軌跡，從而更加準(zhǔn)確的控制船舶靠離泊過程中的路徑和姿態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述構(gòu)建船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型，其具體為：

采用Agent開發(fā)分布式交互仿真環(huán)境構(gòu)建船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述采用所述船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型根據(jù)所述運(yùn)動參考軌跡預(yù)測多個拖輪的運(yùn)動控制數(shù)據(jù)，包括：

將所述運(yùn)動參考軌跡導(dǎo)入所述船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型；

采用所述船舶靠離泊運(yùn)動預(yù)測模型預(yù)測出多個拖輪運(yùn)動軌跡和多個拖輪運(yùn)動數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述比較所述船舶運(yùn)動數(shù)據(jù)與所述運(yùn)動參考軌跡的偏移大小，根據(jù)偏移大小的比較結(jié)果生成拖輪的運(yùn)動調(diào)整數(shù)據(jù)，包括：