[发明专利]无人艇桨距-转速差动减摇增稳系统及方法

权利要求书

1.一种无人艇桨距-转速差动减摇增稳系统，其特征在于：包括推进部、推进控制部、尾舵部和尾舵控制部，其中，

推进部包括左变距螺旋桨(2)、左驱动机构(21)、右变距螺旋桨(3)和右驱动机构(31)，并有：

所述左驱动机构(21)驱动左变距螺旋桨(2)，所述右驱动机构(31)驱动右变距螺旋桨(3)，所述左变距螺旋桨(2)和右变距螺旋桨(3)旋转方向相反，在产生推力的同时，通过桨距差动和转速差动产生滚转力矩；

推进控制部包括滚转角速度陀螺(6)、滚转角速度指令器(61)和滚转角速度控制器(62)，并有：滚转角速度指令器(61)和滚转角速度控制器(62)依次连接至推进部，滚转角速度陀螺(6)连接至滚转角速度控制器(62)；

尾舵部包括左舵(4)、左舵机(41)、右舵(5)和右舵机(51)，并有：左舵机(41)用于驱动左舵(4)，右舵机(51)用于驱动右舵(5)，左舵(4)和右舵(5)同步偏转，共同产生偏航力矩；

尾舵控制部包括偏航角速度陀螺(7)、偏航角速度指令器(71)和偏航角速度控制器(72)，并有：偏航角速度指令器(71)和偏航角速度控制器(72)依次连接至和尾舵部，偏航角速度陀螺(7)连接至偏航角速度控制器(72)。

2.一种无人艇桨距-转速差动减摇增稳方法，其特征在于：包括权利要求1所述的无人艇(1)桨距-转速差动减摇增稳系统，还包括滚转角速度增稳和控制，以及偏航角速度增稳和控制步骤，其中，

所述滚转角速度增稳的控制的具体步骤包括：

滚转角速度指令器(61)与上位机相连，根据上位机给出的滚转角误差eφ产生滚转角速度指令uP，并发送给滚转角速度控制器(62)；

同时，滚转角速度陀螺(6)检测无人艇(1)的滚转角速度P，并发送给滚转角速度控制器(62)；

然后，滚转角速度控制器(62)根据滚转角速度指令uP和滚转角速度P，计算滚转角速度误差eP；滚转角速度控制器(62)根据滚转角速度误差eP生成转速-桨距指令uLat；根据转速-桨距指令uLat，得到螺旋桨桨距增量控制指令uΔθ＝K_θuLat和转速增量指令uΔΩ＝K_ΩuΔΩ；进而获得左变距螺旋桨(2)的桨距增量控制指令uΔθ_L＝uΔθ和右变距螺旋桨(3)的桨距增量控制指令uΔθ_R＝-uΔθ，其中uΔθ_L和uΔθ_R大小相等，方向相反；以及左驱动机构的转速增量指令uΔΩ_L＝uΔΩ和uΔΩ_R＝-uΔΩ，其中uΔΩ_L和uΔΩ_R大小相等，方向相反；和为操纵功效因子，分别用于增量控制指令uΔθ和转速增量指令uΔΩ的功效；

滚转角速度控制器(62)将uΔθ_L和uΔθ_R分别发送给左变距螺旋桨(2)和右变距螺旋桨(3)；在差动桨距增量控制指令uΔθ_L和uΔθ_R的作用下，左变距螺旋桨(2)和右变距螺旋桨(3)产生可控的滚转力矩L_θ；滚转角速度控制器(62)同时将uΔΩ_L和uΔΩ_R分别发送给左驱动机构(21)和右驱动机构(31)；在转速增量控制指令uΔΩ_L和uΔΩ_R的作用下，左变距螺旋桨(2)和右变距螺旋桨(3)产生可控的滚转力矩L_Ω；在L_θ和L_Ω的共同作用下，无人艇产生对应的滚转角速度P，实现了滚转角速度增稳和控制；

所述偏航角速度增稳和控制的具体步骤包括：

偏航角速度指令器(71)与上位机相连，根据上位机给出的偏航角误差eψ产生偏航角速度指令uR，并发送给偏航角速度控制器(72)；

同时，偏航角速度陀螺(7)检测无人艇(1)的偏航角速度R，并发送给偏航角速度控制器(72)；

然后，偏航角速度控制器(72)根据偏航角速度指令uR和偏航角速度R，计算偏航角速度误差eR；接着，偏航角速度控制器(72)根据偏航角速度误差eR生成尾舵同步控制指令uRud，从而获得左舵(4)控制指令uδ_L与右舵(5)控制指令uδ_R，且左舵(4)控制指令uδ_L与右舵(5)控制指令uδ_R大小相等，方向相同；

偏航角速度控制器(72)将uδ_L和uδ_R发送给尾舵部的左舵机(41)和右舵机(51)；在uδ_L和uδ_R的作用下，左舵(4)和右舵(5)同步偏转，产生可控的偏航力矩N和对应的偏航角速度R，实现了偏航角速度增稳和控制。