[发明专利]一种近距离会遇时船舶避碰动态辅助方法

权利要求书

1.一种近距离会遇时船舶避碰动态辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取标准3自由度分离型船舶运动模型即MMG模型，通过所述MMG模型描述避碰过程中船舶操纵运动特性，并所述将MMG模型等价变换，获取非仿射纯反馈形式的船舶操纵运动控制系统；

令ψ、u、r和δ分别表示船舶的船首向、前进速度、转首角速度和舵角，v_m为船中横向速度，x_G为船舶重心位置，则船舶重心横向速度v、船中处漂角β和船舶合速度U为：

v＝v_m+x_Gr； (1)

β＝arctan(-v_m/u)； (2)

所述标准3自由度MMG模型为：

其中，m表示船舶质量，m_x和m_y分别表示船舶纵向和横向的附加质量，X、Y和N分别表示船中纵向力、横向力和转首力矩，下标H、R和P分别表示作用于船体、螺旋桨和舵的水动力；则船体水动力X_H、Y_H和N_H表示如下：

其中，ρ表示水密度，L_pp表示船舶两柱间长，d表示船舶吃水，v′_m和r′是无量纲值；螺旋桨推进力X_P表示为：

其中，t_p表示推力减额系数，n_p表示螺旋桨转速，D_p表示螺旋桨直径，k_t0、k_t1和k_t2均表示螺旋桨敞水试验系数，J_P表示进速系数，w_p0表示船舶直航时螺旋桨处的伴流系数，β_p表示操纵运动过程中螺旋桨处的入流角，x′_p表示螺旋桨位置无量纲值则操舵时舵力X_R、Y_R和N_R表示为：

其中，t_R表示由舵角引起的阻力减额系数，a_H和x_H表示表达船体与舵之间的相互干扰的系数，F_N是舵的法向力，表示如下：

其中，A_R表示舵侧面积，Λ表示舵的展弦比，u_R和v_R分别表示流入舵的有效纵向速度和横向速度。

S2：通过后推控制方法对所述船舶操纵运动控制系统，结合隐函数定理、中值定理、神经网络以及动态面控制技术，生成自适应控制算法模型；

S3：结合MMG模型将船舶运动分解为纵向运动和横向运动的特点提出船舶避碰要素动态计算数学模型，并将船舶操纵运动数学模型、控制算法、以及避碰要素动态数学模型结合，构建近距离会遇时船舶避碰动态辅助模型。