[发明专利]一种全垫升气垫船的自动驾控系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全垫升气垫船的自动驾控系统及控制方法。

背景技术

现有技术中，全垫升气垫船很多采用人工操控方式，主要是依靠驾驶员观察气垫船空间运动参数的变化，直接操纵船的多种执行机构来实现操船。由于全垫升气垫船在风浪中航行时稳定性较差，航向和姿态较难控制，容易发生偏航与侧漂，同时气垫船围裙系统在高速航行时湿水较大，容易产生突然缩进的失稳现象。因此，采用驾驶员人工操控方式时，不易得到良好的控制品质，而且驾驶员的工作量极为繁重，精神上承受巨大负担，一旦操纵不当，会造成船的高速回转与侧滑，使船处于危险的航行状态，可能造成翻船的严重事故。

发明内容

本发明目的在于提供一种全垫升气垫船的自动驾控系统及方法，能够实现全垫升气垫船的自动驾驶，有效提高气垫船航行的稳定性和安全性。

基于同一发明构思，本发明目具有两个独立的技术方案：

1.一种全垫升气垫船的自动驾控系统，包括操纵手轮、螺旋桨操纵手柄、气垫船驱动执行机构，其特征在于：还包括控制计算机、外设管理计算机、操纵面板和操纵面板管理计算机，操纵手轮、螺旋桨操纵手柄的信号输出端接控制计算机，控制计算机与外设管理计算机、操纵面板管理计算机通讯连接，外设管理计算机信号输出端接气垫船驱动执行机构，传感器单元和气垫船位置测量单元的信号输出端接外设管理计算机。

传感器单元包括风传感器，用来测量风速和风向；姿态传感器，用来测量船的航向、回转率、纵摇、横摇和垂向加速度。

气垫船驱动执行机构包括机桨联控系统，用于驱动控制两台空气螺旋桨的螺距；空气舵操控系统，用于同步驱动控制四个空气舵的舵角。

2、一种利用权利要求1所述全垫升气垫船的自动驾控系统的控制方法，其特征在于：外设管理计算机从传感器单元获得气垫船船的实际航向信息，从气垫船位置测量单元获得船的实际航速信息，通过总线接口将前述信息发送到控制计算机；控制计算机根据实际航向与设定航向之间的偏差，计算得到气垫船空气舵舵角和左右桨螺距值；控制计算机通过总线接口将空气舵舵角指令和左右桨螺距指令值发送给外设管理计算机；外设管理计算机将前述指令发送至气垫船驱动执行机构，实现自动控制模式。

当检测到气垫船的纵倾角大于报警限界值时，控制计算机向操纵面板计算机发送报警控制信号，操纵面板进行声光报警；当气垫船的纵倾角达到安全控制启动值时，控制计算机向外设管理计算机发送指令，自动减小左右桨螺距值。

当检测到气垫船的侧滑角大于报警限界值时，控制计算机向操纵面板计算机发送报警控制信号，操纵面板进行声光报警；当气垫船的侧滑角达到安全控制启动值时，控制计算机向外设管理计算机发送指令，自动调整空气舵舵角和左右螺旋桨的螺距差。

可直接通过操控操纵手轮和螺旋桨操纵手柄实现手动控制模式，操纵手轮和螺旋桨操纵手柄信号输入至外设管理计算机，外设管理计算机向气垫船驱动执行机构发送相应指令；操纵面板上设有手动模式、自动模式转换开关。

自动控制模式下，旋转操纵手轮设定气垫船的回转率，设定的回转率信息发送至外设管理计算机，外设管理计算机从传感器单元得到气垫船的实际回转率信息，外设管理计算机将设定的回转率信息和实际回转率信息发送到控制计算机，控制计算机根据实际回转率与设定回转率的偏差，计算得到气垫船空气舵舵角，实现气垫船的回转率保持控制。

本发明具有的有益效果：

本发明可有效提高气垫船航行的稳定性和安全性。本发明外设管理计算机从传感器单元获得气垫船船的实际航向信息，从气垫船位置测量单元获得船的实际航速信息，通过总线接口将前述信息发送到控制计算机；控制计算机根据实际航向与设定航向之间的偏差，计算得到气垫船空气舵舵角和左右桨螺距值；控制计算机通过总线接口将空气舵舵角指令和左右桨螺距指令值发送给外设管理计算机；外设管理计算机将前述指令发送至气垫船驱动执行机构，可实现航向保持自动控制。本发明自动控制模式下，旋转操纵手轮设定气垫船的回转率，可实现回转率保持自动控制。本发明当检测到气垫船的纵倾角、侧滑角大于报警限界值时，操纵面板可进行声光报警；当气垫船的纵倾角、侧滑角达到安全控制启动值时，可进行安全自动控制。本发明还可直接通过操控操纵手轮和螺旋桨操纵手柄实现手动控制模式，操纵面板上相应设有手动模式、自动模式转换开关。

附图说明

图1是本发明全垫升气垫船的自动驾控系统组成框图；

图2是本发明全垫升气垫船的自动驾控方法流程框图；

图3是本发明安全限界自动控制原理框图。