[发明专利]一种基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统及控制方法。GPS采集坞载船的航迹和艏向角的数据，传送给航迹设定装置；航迹设定装置采用灰色预测对采集的数据进行预测，从而得到期望的航迹和艏向角，传送给进坞过程跟踪器；进坞过程跟踪器将接收的期望的航迹和艏向角与灰色预测后的实际航迹和艏向角进行比较，得到航迹偏差η和艏向角偏差ψ′，传送给粒子群控制器；粒子群控制器根据接收的信息，得到控制舵角指令，控制空气舵，当航迹偏差η在设定阈值内时，以恒定加速度减小推进器的转速。本发明能够提高气垫船进坞的效率和成功率，可以减少操作人员的负担而且可以减少进坞过程对气垫船的损坏。

主权项

一种基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统的控制方法，基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统包括GPS、航迹设定装置、进坞过程跟踪器、粒子群控制器、空气舵和推进器，GPS采集坞载船的航迹和艏向角的数据，传送给航迹设定装置；航迹设定装置采用灰色预测对采集的数据进行预测，从而得到期望的航迹和艏向角，传送给进坞过程跟踪器；进坞过程跟踪器将接收的期望的航迹和艏向角与灰色预测后的实际航迹和艏向角进行比较，得到航迹偏差η和艏向角偏差ψ′，传送给粒子群控制器；粒子群控制器根据接收的信息，得到控制舵角指令，控制空气舵，当航迹偏差η在设定阈值内时，以恒定加速度减小推进器的转速；其特征在于：包括以下步骤，步骤一：通过GPS获得坞载船的航迹和艏向角的数据，采用灰色预测对采集的数据进行预测，从而得到期望的航迹和艏向角；步骤二：气垫船按照期望航迹行驶，将期望的航迹和艏向角与灰色预测后的实际航迹和艏向角进行比较，得到航迹偏差η和艏向角偏差ψ′；步骤三：根据航迹偏差η和艏向角偏差ψ′，采用粒子群PID控制方法，得到控制舵角指令，控制空气舵；当航迹偏差η在设定阈值内时，以恒定加速度减小推进器的转速；步骤四：完成进坞过程；所述的步骤一中得到期望的航迹和艏向角的具体过程为：(1)采集K个周期的坞载船的运行状态，包括北向位置x，东向位置y和艏向角ψ；(2)通过灰色预测对北向位置x进行预测产生N组数据，取第N1组到第N2组数据进行加权求和，并算得平均值x1，取第N2组到N组数据进行加权求和，并算得平均值x2；通过灰色预测对东向位置y进行预测产生N组数据，取第N1组到第N2组数据进行加权求和，并算得平均值y1，取第N2组到N组数据进行加权求和，并算得平均值y2；(3)利用已得到的预测位置(x1,y1)和(x2,y2)作直线L作为期望的航迹输出；(4)通过灰色预测对艏向角ψ进行预测产生N组数据，取第N1到第N组数据加权求和，并计算其平均值作为期望的艏向角输出。