[发明专利]用于单桨完好下的双体船航向运动控制方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种用于单桨完好下的双体船航向运动控制方法、系统及介质，属于船舶运动控制领域。包括：S1、选定双体船在故障时的位置与指定目标点的连线为待跟踪直线，得到双体船期望螺旋前进的方向角度θ；S2、控制双体船仅剩的螺旋桨以第一转速和第二转速交替切换，计算当前切换时刻的修正项，包括：获取相邻切换时刻双体船的位置，以两位置的中点离待跟踪直线的距离趋近于0为控制目标，通过PI控制，输出修正项；S3、以所述修正项修正当前切换的时刻的切换角度，使双体船的运行轨迹与所述待跟踪直线垂直时进行转速切换；S4、判断双体船是否到达指定目标点，若否，重复S2和S3，若是，结束控制。本发明能够使双体船在故障情况下控制的可靠性。

技术领域

本发明属于船舶运动控制领域，更具体地，涉及一种用于单桨完好下的双体船航向运动控制方法、系统及介质。

背景技术

近年来，无人载具受到越来越多的关注，同时海洋经济日渐得到重视使得水上无人载具及其研究成为研究热点。双体船是指在两个分离的水下船体上部用加强构架连接成一个整体的“船舶”，具有两舵两螺旋桨，在船舶研究领域应用广泛。水下环境复杂多变，充满了时变的风、浪、流，这些都给双体船的执行器带来了故障隐患，当执行器出现故障时，如何快速回收故障船只进行维修具有重要的科研意义与经济意义。

当双体船的整个动力系统中仅剩一个螺旋桨可用时，即船舶的两个舵和其中一个螺旋桨均已损坏，此时船舶的动力系统已无法正常控制船舶的航向及航速，船舶已经不具备正常航行能力，由于双体船螺旋桨的不对称分布，船舶将向一个方向进行圆周运动。现有技术中，控制仅剩一个螺旋桨的双体船使其航行至指定目标点的方法为开环控制方法，该方法没有考虑船舶自身存在较大的惯性的影响，在控制航行轨迹时会存在较大的偏差，使得故障船只无法到达指定目标点，控制方法可靠性较低。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于单桨完好下的双体船航向运动控制方法、系统及介质，其目的在于当双体船的动力系统仅剩一只螺旋桨可用时，也能够控制双体船稳定、安全运行至指定目标点，提升控制的可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于单桨完好下的双体船航向运动控制方法，包括：

S1、选定双体船在故障时的位置与指定目标点的连线为待跟踪直线，得到双体船期望螺旋前进的方向角度θ；

S2、控制双体船仅剩的螺旋桨以第一转速n_rb和第二转速n_rs交替切换，计算当前切换时刻的修正项包括：获取上一切换时刻与当前切换时刻双体船的位置c_i-1和c_i，以c_i-1和c_i的中点离待跟踪直线的距离L_i趋近于0为控制目标，通过PI控制，输出所述修正项/

S3、以所述修正项修正当前切换的时刻的切换角度，使双体船的运行轨迹与所述待跟踪直线垂直时进行转速切换；

S4、判断双体船是否到达指定目标点，若否，重复所述S2和所述S3，若是，结束控制。

进一步地，所述S2中，所述当前切换时刻的修正项为：

其中，K_P与K_I分别为比例和积分的系数，L_i为c_i-1和c_i的中点离待跟踪直线的距离，为当前切换时刻的积分项。

进一步地，所述当前切换时刻的积分项为：

其中，分别为所述前切换时刻的积分项的上下限值。

进一步地，所述双体船的运行轨迹与所述待跟踪直线垂直时满足：