[发明专利]一种船舶运动控制测试系统

说明书

技术领域

本发明属于控制测试技术领域，尤其涉及一种船舶运动控制测试系统。

背景技术

为了适应海上运输量增加的需要，船舶有着大型化和高速化的趋势，而且海上交通密度不断加大，因此航行安全越来越受到威胁。同时，为了提高营运的经济效益，还期望减少船员配置，这又加剧了对航行安全的威胁，为了解决这一矛盾，加速了在船舶运航中应用高科技，促进高智能化船舶的研究和开发，已成为世界上主要航运国家当前的一个重要研究课题。高智能化船舶的基本要求是船舶运航自动化，但船舶的动态具有大惯性，大时滞，非线性等特点，航行中风、浪、流等外界干扰的影响以及测量的不精确性等都使船舶动态产生不确定性，这些因素综合在一起就都导致船舶运动控制构成了一个复杂的控制问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种降低试验成本，缩短开发周期的船舶运动控制测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括船舶运动数学模型、虚拟驾驶台、加载控制值算法部分、设置环境参数部分、船舶运动虚拟现实、船舶运动虚拟现实仿真场景、操舵仪，其结构要点船舶运动数学模型分别与虚拟驾驶台、加载控制值算法部分、设置环境参数部分、船舶运动虚拟现实、船舶运动虚拟现实仿真场景、操舵仪相连。

作为一种优选方案，本发明还包括船舶柴油主机三维运动模型，船舶柴油主机三维运动模型与船舶运动数学模型相连。

作为另一种优选方案，本发明所述船舶运动数学模型的时实模型运算与显示在不同计算机上进行。

本发明有益效果。

本发明实现了一套船舶运动控制系统仿真实验平台。介绍了该仿真系统的结构，及系统各个部分功能和软件的设计，并且给出了各个部分的界面以及运动场景。此系统的建立极大方便了用户进行船舶运动控制算法仿真测试，有利于改进控制算法，提供合理的算法和参数，从而实现减少海上试验次数，降低试验成本，缩短开发周期，加速先进控制理论在实际工程中的应用。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括船舶运动数学模型、虚拟驾驶台、加载控制值算法部分、设置环境参数部分、船舶运动虚拟现实、船舶运动虚拟现实仿真场景、操舵仪，其结构要点船舶运动数学模型分别与虚拟驾驶台、加载控制值算法部分、设置环境参数部分、船舶运动虚拟现实、船舶运动虚拟现实仿真场景、操舵仪相连。

作为一种优选方案，本发明还包括船舶柴油主机三维运动模型，船舶柴油主机三维运动模型与船舶运动数学模型相连。

作为另一种优选方案，本发明所述船舶运动数学模型的时实模型运算与显示在不同计算机上进行。

本发明主要目的是为了更好的测试算法。单独的船舶运动控制算法仿真测试实验系统能够较好地实现离线算法测试，只是这样的测试可视化程度比较低，只能通过曲线分析数据；而在线实时算法测试，可以通过各种虚拟现实界面实时观察被控对象变化，就能够更好地测试算法。在船舶运动控制分布式虚拟仿真系统中，原来离线仿真的功能全部保留，而且又加上了在线显示，可以说这几个子系统就相对于几个窗口，用来更好地观察船舶运动控制的过程。增加了虚拟驾驶台后，就可以在航向或航迹在线实时算法测试时，通过主机操纵来体现船舶运动的时变性，测试控制算法在不同航速下的连续控制效果，而通过这种方式进行测试显然比现有的测试方法更贴近实船实验，具有更高的可信度。操舵仪在主机转速控制算法测试中，同样可以起到改变船舶运动状态的作用，连续测试控制算法在船舶直航、大回转不同状态下的控制效果。船舶运动控制算法仿真测试实验系统主要目的就是构造一套可靠有效的控制系统，然后更换控制算法来测试控制效果，就可以分析算法结论是否有效。这样可以在仿真部分花较少时间就可以得到一个仿真可信度较高的算法测试结论，从而加速先进控制理论在实际工程中的应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。