基于自抗擾控制算法的游艇航跡自動(dòng)舵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于自抗擾控制算法的游艇航跡自動(dòng)操舵裝置，屬于航海設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著游艇行業(yè)的逐漸興起，快艇受到了越來越多的關(guān)注，在救援和巡邏中得到了廣泛的應(yīng)用。目前很多快艇上都是使用人工駕駛的方式，為了保證航行過程中不偏離航線，需要駕駛?cè)藛T不間斷進(jìn)行操舵和航向修正，不僅增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且容易形成“蛇形”航行，降低了救援速度并造成燃油的浪費(fèi)。而且越來越多的快艇采用雙螺旋槳弦內(nèi)推進(jìn)系統(tǒng)，而當(dāng)前市場上的自動(dòng)操舵儀大都是基于“漿-舵”結(jié)構(gòu)，無法直接應(yīng)用于雙螺旋槳快游艇。基于此背景，我們設(shè)計(jì)了該游艇航跡自動(dòng)舵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于自抗擾控制算法提供了一種抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、使用方便的游艇航跡自動(dòng)舵。
[0004]基于自抗擾控制算法的游艇航跡自動(dòng)舵包括人機(jī)操作接口、信號(hào)輸入接口、微控制器、推進(jìn)力分配器以及聲光報(bào)警器組成，可以實(shí)現(xiàn)游艇的自動(dòng)航線、自動(dòng)航向以及人工操作三種運(yùn)行方式。微控制器是游艇航跡自動(dòng)舵的核心，其他組成部分都分別與微控制器相連。
[0005]所述的人際操作接口是安裝在駕駛臺(tái)上的操作裝置，通過信號(hào)輸入接口與微控制器相連，實(shí)現(xiàn)工作方式設(shè)置并設(shè)定航線或航向；所述的通過推進(jìn)力分配器可以根據(jù)微控制器給定的轉(zhuǎn)向力矩，實(shí)現(xiàn)在螺旋槳總推力不變的情況下產(chǎn)生指定的轉(zhuǎn)向力矩；所述的信號(hào)輸入接口用于采集游艇當(dāng)前的位置、當(dāng)前航向等信息；所述的報(bào)警器能在系統(tǒng)檢測到工作情況異常時(shí)發(fā)出聲光信號(hào)，以提醒駕駛?cè)藛T注意。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的游艇航跡自動(dòng)舵可靠性高，操作使用方便，抗干擾能力強(qiáng)，大大減輕了駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了游艇的按設(shè)定航跡自動(dòng)航行。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)施例的游艇航跡自動(dòng)舵的組成結(jié)構(gòu)原理示意框圖。
[0008]圖中:1、人機(jī)操作接口；2、航向輸入模塊；3、GPS定位模塊；4、信號(hào)輸入接口 ；5、微控制器；6、聲光報(bào)警器；7、推進(jìn)力分配器；8、螺旋槳。
【具體實(shí)施方式】
[0009]所設(shè)計(jì)的基于自抗擾控制算法的游艇航跡自動(dòng)舵有三種工作方式，即:自動(dòng)航跡方式、自動(dòng)航向方式和全手動(dòng)方式。下面參考附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0010]如圖1所示，微控制器5是游艇航跡自動(dòng)舵的核心部件，從信號(hào)輸入接口 4讀取游艇狀態(tài)信息，運(yùn)行自抗擾控制算法程序，并輸出運(yùn)算結(jié)果。人機(jī)操作接口 1可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式并設(shè)定航向和航行路線，航向輸入模塊2為本發(fā)明實(shí)施例的游艇航跡自動(dòng)舵提供航行中航向角信息，GPS定位模塊3提供游艇的實(shí)際位置，信號(hào)輸入接口 4將人機(jī)操作接口
1、航向輸入模塊2和GPS定位模塊3提供的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖刂破?能直接使用的信號(hào)，聲光報(bào)警器6在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠發(fā)出聲響信號(hào)，提醒駕駛?cè)藛T注意，推進(jìn)力分配器7可以實(shí)現(xiàn)在保持總推力不變的條件下，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生微控制器5給定的轉(zhuǎn)向力矩。
[0011]當(dāng)工作在自動(dòng)航跡方式時(shí)，微控制器5將根據(jù)人機(jī)操作接口 1設(shè)定的航跡與通過信號(hào)輸入接口 4收到的游艇實(shí)際位置進(jìn)行比較，然后根據(jù)內(nèi)部的路徑跟隨算法計(jì)算出給定航向，用于控制游艇航行的方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的航跡控制。
[0012]當(dāng)工作在自動(dòng)航向方式時(shí)，微控制器5將根據(jù)人機(jī)操作接口 1設(shè)定的航向與通過信號(hào)輸入接口 4收到的游艇實(shí)際航向進(jìn)行比較，然后根據(jù)自抗擾控制算法做一系列的數(shù)學(xué)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算，計(jì)算出轉(zhuǎn)向力矩，用于改變游艇航行的方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的航向控制。
[0013]自動(dòng)航跡方式是根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)定航跡上的關(guān)鍵路徑點(diǎn)來不斷調(diào)整游艇的航向，航行過程中需要調(diào)用自動(dòng)航向方式中的自抗擾控制方法。而自動(dòng)航向方式中微控制器5計(jì)算出的轉(zhuǎn)向力矩經(jīng)過推進(jìn)力分配器7作用于螺旋槳。當(dāng)工作在全手動(dòng)方式時(shí)，微控制器5將根據(jù)外部操作裝置直接操作兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速從而控制游艇的航向和航速。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于自抗擾控制算法的游艇航跡自動(dòng)舵，其特征在于:由人機(jī)操作接口、信號(hào)輸入接口、微控制器、推進(jìn)力分配器以及聲光報(bào)警器組成，所述的人際操作接口是安裝在駕駛臺(tái)上的操作裝置，通過信號(hào)輸入接口與微控制器相連，實(shí)現(xiàn)工作方式設(shè)置并設(shè)定航線或航向；所述的通過推進(jìn)力分配器可以根據(jù)微控制器給定的轉(zhuǎn)向力矩，實(shí)現(xiàn)在螺旋槳總推力不變的情況下產(chǎn)生指定的轉(zhuǎn)向力矩。2.基于權(quán)利要求1所述的微控制器，其特征在于:所述的微控制器運(yùn)行游艇自動(dòng)航行的關(guān)鍵控制算法和信號(hào)處理，其航向控制算法為自抗擾控制算法。
【專利摘要】本發(fā)明基于自抗擾控制算法實(shí)現(xiàn)了一種游艇航跡自動(dòng)舵，由人機(jī)操作接口、信號(hào)輸入接口、微控制器、推進(jìn)力分配器以及聲光報(bào)警器組成，可以實(shí)現(xiàn)游艇的自動(dòng)航線、自動(dòng)航向以及人工操作三種運(yùn)行方式。微控制器是游艇航跡自動(dòng)舵的核心，其他組成部分都分別與微控制器相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的游艇航跡自動(dòng)舵可靠性高，操作使用方便，抗干擾能力強(qiáng)，大大減輕了駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了游艇的按設(shè)定航跡自動(dòng)航行。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號(hào)】CN105373125
【申請?zhí)枴緾N201510858694
【發(fā)明人】王常順, 肖海榮, 潘為剛, 韓耀振
【申請人】山東交通學(xué)院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月1日