[发明专利]一种无人船稳定控制方法及推进装置

说明书

本发明公开了一种无人船稳定控制方法及推进装置；无人船推进装置包括推进装置一、推进装置二、三向力传感器和控制器；推进装置二装配在船体尾部；推进装置一装配在船体底部。本发明通过多个三向力传感器检测船体所受沿X方向、Y方向和Z方向的冲击合力信号，控制器判断船体所受X方向和Z方向冲击合力是否超过各自方向的预设值，再根据X方向和Z方向冲击合力超过预设值的具体情况来控制推进装置二中尾部推进电机和推进装置一中的双输出轴电机以及发动机，从而通过改变螺旋桨一自转转速、螺旋桨二自转转速或调整螺旋桨一的角度来抵消船身的横摇或纵摇。本发明能有效提高无人船自动航行时的稳定性，且具有高精确、高效调节的优点。

技术领域

本发明属于无人船动力推进技术领域，具体涉及一种无人船稳定控制方法及推进装置。

背景技术

无人船是一种无需遥控，通过借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的一种智能型水上交通工具；它结合了船体设计、互联网通信、自动化控制等专业技术，可以根据不同的应用，搭载不同的功能模块。无人船可以在航道测绘、水上救援、反潜侦察等方面发挥巨大作用。

然而无人船在航行时很容易受外界环境影响，在有风浪条件下会出现纵摇和横摇，导致无人船稳定性下降；纵摇和横摇对船舶造成多方面的不利影响，是无人船失速、砰击、上浪的主要原因之一，在复杂水域航行甚至会遇到倾覆的情况，导致无人船工作效率下降甚至损毁。

基于上述情况，急需一种能够减轻无人船在水面航行时纵摇、横摇现象的方法及设备，保证无人船在航行时的稳定性，以提高无人船的工作效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种无人船稳定控制方法及推进装置，以减轻无人船在水面航行时由纵摇和横摇导致无人船行驶不稳的问题。

本发明一种无人船稳定控制方法，具体如下：

步骤一：在航行过程中，船体受到来自各个方向的水浪的冲击，装配在船体四周且等高设置的多个三向力传感器接收冲击信号，并将冲击信号转化为X方向、Y方向和Z方向的力信号，再将三向力信号传输至控制器，经控制器处理后得到船体所受X方向冲击合力、Y方向冲击合力和Z方向冲击合力；

步骤二：控制器判断船体所受X方向冲击合力和Z方向冲击合力是否超过各自方向的预设值，并对船体所受X方向冲击合力和Z方向冲击合力进行分析，得到X方向冲击合力在船体上作用点位置和力臂以及Z方向冲击合力在船体上作用点位置和力臂；由于推进装置二中置于船尾，推进装置一置于船体重心与船头之间，若控制器判断出Z方向冲击合力超过预设值，则继续判断船体所受Z方向冲击合力在船体上的作用点位置在船头或船尾，若作用点处在船头与船体重心之间，则在不改变推进装置一中螺旋桨一的自转转速情况下，控制器通过船体纵摇力矩平衡公式计算获得抵消船体纵摇所需推进装置二中螺旋桨二的自转转速n₂，若作用点处在船尾与船体重心之间，则在不改变螺旋桨二的自转转速情况下，控制器通过船体纵摇力矩平衡公式计算获得抵消船体纵摇所需的螺旋桨一的自转转速n₁；然后，若控制器判断出X方向冲击合力超过预设值，则在保持螺旋桨一的自转转速n₁和螺旋桨二的自转转速n₂前提下，通过船体横摇力矩平衡公式计算获得船体抵消横摇所需推进装置一中双输出轴电机的偏转角度α；

步骤三：推进装置一中的双输出轴电机接收到来自控制器的执行信号，使得双输出轴电机偏转角度α，带动螺旋桨一偏转α的角来改变螺旋桨一推力方向，使螺旋桨一推力对船体的力矩抵消X方向冲击合力对船体的力矩，从而抵消船体的横摇；