一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)塢控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣墊船的運(yùn)動控制領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧 控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣墊船的操縱性極差，由于靜壓力的支撐，懸浮在水面（地面），航行狀態(tài)受外界 環(huán)境影響極大，很容易發(fā)生側(cè)滑和高速回轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性極差。經(jīng)過幾十年的發(fā)展氣墊船由最早 的人工操縱到現(xiàn)在的自動駕控，提高了氣墊船的操控水平、降低操縱難度、減輕駕駛?cè)藛T的 工作強(qiáng)度、提高了氣墊船航行的安全性。
[0003] 隨著氣墊艇突出地位不斷加強(qiáng)，氣墊艇的保養(yǎng)維修也越來越受到重視，氣墊艇進(jìn) 巧就是一項(xiàng)必不可少的步驟。保證氣墊艇快速安全進(jìn)巧，可W提高氣墊艇的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 美、俄、英等國家相繼開發(fā)研制了氣墊船綜合駕控系統(tǒng)。美國的LCAC等氣墊船均 裝備了具有協(xié)調(diào)控制方式的自動駕控系統(tǒng)。俄羅斯在氣墊船控制系統(tǒng)方面有豐富的理論及 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，20世紀(jì)90年代開發(fā)出了 "黃橄攬石-32M"型氣墊船協(xié)調(diào)運(yùn)動控制系統(tǒng)，該型氣 墊船協(xié)調(diào)運(yùn)動控制系統(tǒng)已經(jīng)裝備在"歐洲野牛號"大型氣墊登陸艇上。但W上系統(tǒng)均沒有 提到氣墊船的進(jìn)巧控制，也沒有見到相關(guān)的公開文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少時(shí)間和燃料損耗的，基于激光測距儀的氣墊船 進(jìn)巧控制系統(tǒng)。本發(fā)明的目的還包括提供一種能夠提高操控水平和航行穩(wěn)定性的，基于激 光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制方法。
[0006] 一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制系統(tǒng)，包括羅經(jīng)、激光測距儀、比較器、控 制器、空氣艙和側(cè)風(fēng)口；
[0007] 羅經(jīng)采集氣墊船當(dāng)前時(shí)刻的航向角傳送給比較器；
[0008] 激光測距儀采集氣墊船當(dāng)前時(shí)刻的左右距離傳送給比較器；
[0009]比較器將接收的航向角與指令航向角進(jìn)行比較得到航向偏差，將接收的左右距離 進(jìn)行比較得到位置偏差，將航向偏差和位置偏差傳送給控制器；
[0010] 控制器包括航向控制器和位置橫移控制器，航向控制器根據(jù)接收的航向偏差輸出 艙角指令傳送給空氣艙，調(diào)節(jié)空氣艙艙角，位置橫移控制器根據(jù)接收的位置偏差輸出側(cè)風(fēng) 口開閉指令傳送給側(cè)風(fēng)口，控制側(cè)風(fēng)口的開閉。
[0011] 一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制方法，包括W下步驟，
[0012] 步驟一：羅經(jīng)采集氣墊船當(dāng)前時(shí)刻的航向角，激光測距儀采集氣墊船當(dāng)前時(shí)刻的 左右距離；
[0013]步驟二：比較器將當(dāng)前時(shí)刻的航向角與指令航向角進(jìn)行比較得到航向偏差，接收 的左右距離進(jìn)行比較得到位置偏差；
[0014] 步驟立：航向控制器接收航向偏差，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑膜控制方法，輸出艙角指令； 位置橫移控制器接收位置偏差，采用邏輯判斷方法，得到側(cè)風(fēng)口開閉指令；
[0015] 步驟四：空氣艙根據(jù)接收的艙角指令改變艙角，改變氣墊船所受力矩，實(shí)現(xiàn)航向控 審IJ，側(cè)風(fēng)口根據(jù)接收的開閉指令進(jìn)行開閉操作，實(shí)現(xiàn)氣墊船的橫向移動。
[0016] 本發(fā)明一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制方法，還可W包括：
[0017] 1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑膜控制方法中控制律為：
陽019] 其中，Gi為航向偏差，e2為航向偏差的變化率，a，0，丫〉〇為常數(shù)，p、q為正奇數(shù)， 且滿足Kp/q<2, = ?為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值，Ig為控制律的切換增益，n〉〇為參數(shù)，f(X)為 氣墊船所受部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力。
[0020] 2、邏輯判斷方法為：當(dāng)位置偏差為正值開啟右側(cè)側(cè)風(fēng)n，當(dāng)位置偏差為負(fù)值開啟 左側(cè)側(cè)風(fēng)口。
[0021] 有益效果：
[0022] 氣墊船進(jìn)巧是一項(xiàng)高難度的任務(wù)，在本控制方法的輔助下可W更快速準(zhǔn)確的完成 任務(wù)，減少時(shí)間和燃料的損耗，減輕駕駛員的精神壓力，增強(qiáng)氣墊船的可操縱性，不但能達(dá) 到良好的控制效果，充分利用氣墊船的操縱裝置，提高氣墊船的航行安全性。
【附圖說明】
[0023] 圖1氣墊船進(jìn)巧控制方法原理框圖；
[0024] 圖2氣墊船進(jìn)巧控制方法程序流程圖；
[00巧]圖3氣墊船進(jìn)巧控制方法控制器原理框圖；
[0026] 圖4氣墊船進(jìn)巧控制方法航向控制器原理框圖；
[0027] 圖5氣墊船進(jìn)巧控制方法橫移控制原理框圖；
[0028] 圖6氣墊船進(jìn)巧控制方法航向控制仿真圖；
[0029] 圖7氣墊船的激光測距儀測量左右距離示意圖；圖7(a)氣墊船位于中屯、線上時(shí)左 右距離示意圖，圖7(b)氣墊船平行位于中屯、線一側(cè)時(shí)左右距離示意圖，圖7(c)氣墊船臘向 偏離中屯、線時(shí)左右距離示意圖。
[0030] 圖8本發(fā)明RBF神經(jīng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 本發(fā)明提出了一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制方法，目的在于實(shí)現(xiàn)氣墊船 進(jìn)巧控制，能夠減輕駕駛?cè)藛T的工作強(qiáng)度和精神負(fù)擔(dān)，提高操控水平和航行穩(wěn)定性。
[0033] 本發(fā)明所提出的氣墊船進(jìn)巧控制方法的原理如圖1所示，過程如下：
[0034] 1.數(shù)據(jù)采集，根據(jù)羅經(jīng)和激光測距儀計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的航向角和橫向位置狀態(tài)；
[0035] 2.比較器，把數(shù)據(jù)采集模塊得到航向與指令航向進(jìn)行比較得到航向偏差，將激光 測距儀得到的di，d2進(jìn)行比較得到位置偏差；
[0036] 3.控制器，根據(jù)航向偏差計(jì)算得到控制艙角指令，發(fā)送給空氣艙系統(tǒng)，根據(jù)位置偏 差得到側(cè)風(fēng)口控制信息，發(fā)送給開關(guān)控制裝置，如圖3所示。 陽037] 4.空氣艙艙角改變，使得氣墊船所受力矩改變，從而達(dá)到航向控制，側(cè)風(fēng)口使氣墊 船得到橫向的力使氣墊船完成橫移運(yùn)動。
[0038] 本發(fā)明公開了一種基于激光測距儀的氣墊船進(jìn)巧控制方法，是一種由激光測距儀 和羅經(jīng)數(shù)據(jù)采集、比較器和控制器組成的氣墊船的進(jìn)巧控制方法。激光測距儀給出當(dāng)前氣 墊船進(jìn)巧左右的位置距離信息，羅經(jīng)給出氣墊艇的實(shí)際航向角。比較器進(jìn)行當(dāng)前航向和指 令航向的比較得到航向偏差并且得到左右距離的位置偏差，判斷出氣墊船當(dāng)前的位置狀 態(tài)?？刂破鞲鶕?jù)位置狀態(tài)輸出控制指令給空氣艙和側(cè)風(fēng)口，調(diào)整當(dāng)前航向和左右距離，使氣 墊船沿中屯、線完成進(jìn)巧任務(wù)。本發(fā)明通過自動調(diào)節(jié)空氣艙可實(shí)現(xiàn)氣墊船航向的控制，通過 調(diào)節(jié)側(cè)風(fēng)口可W實(shí)現(xiàn)氣墊船的橫向移動控制，不但能改善氣墊船的機(jī)動性，還可W提高氣 墊船的操控水平、降低操縱人員的工作強(qiáng)度和精神負(fù)擔(dān)，降低了氣墊船進(jìn)巧任務(wù)的難度起 到了較好的控制效果。
[0039] 氣墊船進(jìn)巧控制方法，主要包括數(shù)據(jù)采集、比較器和控制器。數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位 置和航向信息的采集，比較器進(jìn)行航向比較和左右位置比較得到航向偏差和位置偏差，控 制器解算控制指令。下面對本發(fā)明做幾點(diǎn)說明。