[发明专利]一种船舶推力分配系统及推力分配方法

说明书

本发明涉及一种船舶推力分配系统及推力分配方法，一种船舶推力分配系统包括参数设置模块、限制因素选择模块、数学模型建立模块、优化算法选择模块、分配方案生成模块、数据存储模块以及仿真模拟模块。而一种船舶推力分配方法包括：S1、设定推进器的布局及参数；S2、设置限制因素；S3、建立推力分配数学模型；S4、选择优化算法；S5、根据推力分配模型及优化算法来生成推力分配方案；S6、通过调整上述参数来生成多种推力分配方案。本发明仅需设置各类参数就能完成对不同的船只的多种推力分配方案，且还能同时对不同推力分配方案进行仿真，这样节省了大量编制仿真程序及分析仿真数据的时间，同时还能减少大量成本。

技术领域

本发明涉及船舶动力定位控制技术领域，具体涉及一种船舶推力分配系统及推力分配方法。

背景技术

船舶的动力定位是指船舶能够利用推进器抵抗外界环境力，从而使船舶能够保持或回到指定位置的能力。推力分配作为动力定位系统中的一个主要部分，能够将接收到的三个自由度上的作用力及力矩信号形成合理有效的推力指令并分配给各个推进器，使各推进器发出相应的推力，使船舶保持或回到指定位置和方位上。

传统的推力分配方法的设计需要针对特定的船舶进行定制，从设计开始到完全实现需要一个漫长的过程，一旦船舶上的相关设备发生变动，要对推力分配进行修改将变得非常困难，对于船舶的经济性而言会变得非常不利。

此外要对完成的推力分配系统进行仿真也需要耗费较长的时间在仿真软件建立合适的程序，多个仿真结果还需要花费较多的精力去分析，因此会浪费大量时间。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种船舶推力分配系统及推力分配方法，其解决了推力分配方案的修改困难以及不能同时对建立的多种推力分配方案进行仿真的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种船舶推力分配系统，其参数设置模块、限制因素选择模块、数学模型建立模块、优化算法选择模块、分配方案生成模块、数据存储模块以及仿真模拟模块；

所述参数设置模块用于设置推进器的布局及推进器的参数；

所述限制因素选择模块用于为推力分配数学模型选择限制因素；

所述数学模型建立模块用于根据所述推进器的布局、所述推进器的参数以及所述限制因素来建立推力分配数学模型；

所述优化算法选择模块用于根据需求选择不同的优化算法；

所述分配方案生成模块用于根据所述推力分配数学模型与所述优化算法，生成推力分配方案；

所述数据存储模块用于存储所述推力分配方案；

所述仿真模拟模块用于按照所述推力分配方案进行仿真测试。

可选地，所述推进器的布局包括推进器的类型、个数与位置坐标；所述推进器的参数包括各推进器的推力范围、转向角范围、转向速率范围与推力变化速率范围。

可选地，所述限制因素包括能源消耗项、分配误差最小项、推进器磨损最小项、避免推进器配置矩阵奇异项以及避免推力器达到推力峰值项。

可选地，所述能源消耗项为

其中K_Q为力矩系数，K_T为推力系数，D为螺旋桨直径，ρ为海水密度；

且T_i推力的计算公式如下：