[发明专利]船舶运动控制仿真平台及船舶运动控制方法

摘要

本发明公开一种船舶运动控制仿真平台，包括控制模块、驱动模块、姿态测量模块、位置确定模块及电源模块，驱动模块用于控制运动平台的前行和转向；姿态测量模块和位置确定模块分别用于测量运动平台的姿态和位置数据；控制模块配置有航迹跟踪算法和甲板运动模型，控制模块从姿态测量模块和位置确定模块中获取运动平台的姿态和位置信息后进行航迹跟踪计算，然后根据计算结果通过驱动模块将按照期望路线运动，并能同时模拟舰船在海浪中的甲板运动。进一步，还公开一种船舶运动控制方法。通过该平台或方法，把航向控制和航迹控制分开的间接控制方法，控制参数调整简单，航向控制算法和航迹控制算法可分别修改。

主权项

1.一种船舶运动控制仿真平台，其特征在于，包括控制模块、驱动模块、姿态测量模块、位置确定模块及电源模块，/n驱动模块用于控制运动控制仿真平台的前行和转向；/n姿态测量模块和位置确定模块分别用于测量运动控制仿真平台的姿态和位置数据；/n控制模块从姿态测量模块和位置确定模块中获取运动控制仿真平台的姿态和位置信息后进行航迹跟踪计算，然后根据计算结果通过驱动模块实现运动控制；/n电源模块为运动控制仿真平台的各模块供电；/n其中，姿态测量模块和位置确定模块均通过异步串行通信接口和控制模块连接通信；/n控制模块包括航向控制单元和航迹控制单元，航迹控制单元接收位置确定模块发送的实时位置数据，并与期望轨迹相比较，而后输出期望航向；航向控制单元接收航迹控制单元输出的期望航向和姿态测量模块发送的实时姿态数据，计算并输出期望姿态的控制信号，然后控制驱动模块改变运动控制仿真平台的姿态；航迹跟踪计算包括航向和航迹的跟踪计算；航迹控制使用视距导航法；/n控制模块还内置甲板运动模型，用于根据指定的海况模拟舰船甲板运动，所述海况是指导致舰船甲板运动的海浪运动；具体包括：首先进行海浪建模，得到各类有效波倾角，然后构建甲板运动模型，即将得到的有效波倾角分别输入对应的运动传递函数，计算得到甲板姿态运动函数，最后再根据姿态测量模块反馈的姿态数据，结合甲板姿态运动函数进行计算，输出控制信号给驱动模块，以控制运动控制仿真平台的姿态；/n所述舰船甲板运动包括横滚运动、俯仰运动和沉浮运动；所述有效波倾角包括横滚有效波倾角、俯仰有效波倾角和沉浮有效波倾角；/n所述运动传递函数包括横滚运动传递函数、俯仰运动传递函数和沉浮运动传递函数；/n其中，横滚有效波倾角α