[发明专利]一种基于增稳控制器的气垫登陆艇控制方法

说明书

本发明属于气垫登陆艇的随动增稳控制技术领域，具体涉及一种基于增稳控制器的气垫登陆艇控制方法。本发明目的在于改善气垫登陆艇航行时的机动操纵平稳性。在随动模式下，增稳控制器通过增加航向运动阻尼达到改善操纵平稳性和安全性的目的。在设计过程中不仅需对驾驶员的操纵意图进行判断，还需要兼顾航行的快速性和机动性。随动增稳设计基于数字信号处理技术和航向/回转率控制思想来实现。本发明针对随动模式下操纵员输入的舵角指令，利用自动驾控下的艏向和回转率增稳控制思想进行修正，得到期望的舵角，进而改善气垫艇在航行时机动操纵的平稳性。

技术领域

本发明属于气垫登陆艇的随动增稳控制技术领域，具体涉及一种基于增稳控制器的气垫登陆艇控制方法。

背景技术

由于海洋环境的复杂多变，气垫登陆艇的航向稳定性差，因此在外界干扰作用下气垫艇很容易出现偏航现象，导致在直航过程中伴有摇艏现象。为了减小该现象对气垫船的影响，就需要通过驾驶员频繁操舵修正，进而增加了驾驶员操作强度，长时间的航行也容易使驾驶员疲劳。在驾驶员操纵回转过程中，有时会产生较大的回转角速率，导致气垫艇外倾和侧漂，影响操纵安全性，而且容易使驾驶员误判，增大发生误操作的风险。因此，为了减少驾驶员操纵频率和误判可能性，应该改善变航向机动操纵的平稳性，以提高操纵安全性。

目前，国内外对于增稳控制方法的研究大多数都是应用于航空运动方面，例如无人机横侧向运动及姿态控制、飞机的纵向横向运动控制等。然而对于气垫艇的增稳控制技术却没有一个较为系统的研究。但气垫艇在我国海陆作战方面发挥着不可估量的作用。考虑到飞机和气垫登陆艇在航行时都具有速度大，阻尼小的特点，较小的环境干扰力都会使主体产生强烈的摆动，仅靠操纵改善是比较困难的。因此，设计一种通过增稳控制技术来改善气垫登陆艇分别在航向保持时和变航向回转时的机动操纵平稳性十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供改善气垫登陆艇航行时的机动操纵平稳性，针对随动模式下操纵员输入的舵角指令，利用自动驾控下的艏向和回转率增稳控制思想进行修正，得到期望的舵角，进而改善气垫艇在航行时机动操纵的平稳性的一种基于增稳控制器的气垫登陆艇控制方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：舵角信号去噪处理；

采用滑动加权平均算法对采样时刻前m个舵角信号进行滤波处理，滤波后的舵角信号为：

其中，δ_m-i为当前采样舵角信号δ_m之前第i个舵角信号；λ_m-i为加权系数，计算方法为：

步骤2：舵角指令约束；

为了预防气垫登陆艇在航行过程中出现甩尾现象，结合当前的航速和回转率对舵角指令进行约束，具体约束为：

当δ≥δ_max(ν,γ)时，取δ＝δ_max(v,γ)；

当δδ_max(v,γ)时，取δ＝δ；

其中，δ_max(v,γ)是关于速度v和艏向角γ的最大舵角安全限界值；

步骤3：计算约束后的舵角指令均值

其中，N为舵角时序数；N值越小增稳效果越差；N值越大，滞后越大；δ_i为每个时序所对应的舵角值；