船艇的多航态稳速控制方法和装置制造方法及图纸

本申请适用于船艇控制技术领域，提供了一种船艇的多航态稳速控制方法和装置，应用于安装有多种增阻减阻附件的船艇，所述方法包括：获取船艇当前的期望速度；基于期望速度，从多种阻力‑速度曲线中确定目标曲线，多种阻力‑速度曲线通过对多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到，在目标曲线中，期望速度属于目标曲线中的近似线性可控区间；根据目标曲线，确定多种增阻减阻附件的目标参数组合；按照目标参数组合，对多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现目标曲线的阻力参数，以控制期望速度位于目标曲线的近似线性可控区间上；在近似线性可控区间上，采用闭环运动控制算法，根据速度偏差输入和推力的调整输出，实现对期望速度的稳速控制。

【技术实现步骤摘要】
船艇的多航态稳速控制方法和装置
本申请属于船艇控制
，特别是涉及一种船艇的多航态稳速控制方法和装置。
技术介绍
通常，船艇在执行测绘或跟踪拦截等任务时，需要保持以某个期望的速度值航行，也就是船艇具有对期望航速的稳速控制的需求。现有的运动控制技术主要是从航向偏差，以及通过位置偏差控制来进行航迹控制，以此实现船艇的速度控制。但是，在船艇处于过渡航态时，由于阻力-速度曲线的小曲率或非线性曲率，导致在过渡航态的航速区间内，难以实现对航速的稳定控制。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种船艇的多航态稳速控制方法和装置，以解决现有技术中难以实现过渡航态下的速度控制的问题。本申请实施例的第一方面提供了一种船艇的多航态稳速控制方法，应用于安装有多种增阻减阻附件的船艇，所述方法包括：获取所述船艇当前的期望速度；基于所述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线，所述多种阻力-速度曲线通过对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到，在所述目标曲线中，所述期望速度属于所述目标曲线中的近似线性可控区间；根据所述目标曲线，确定所述多种增阻减阻附件的目标参数组合；按照所述目标参数组合，对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现所述目标曲线的阻力参数，以控制所述期望速度位于所述目标曲线的近似线性可控区间上；在所述近似线性可控区间上，采用闭环运动控制算法，根据速度偏差输入和推力的调整输出，实现对所述期望速度的稳速控制。本申请实施例的第二方面提供了一种船艇的多航态稳速控制装置，包括船艇本身，以及安装于所述船艇上的增阻减阻附件系统、稳速控制系统、自动导航制导控制系统、动力系统和传感器系统；其中：所述稳速控制系统，用于获取所述船艇当前的期望速度；基于所述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线；根据所述目标曲线，确定所述多种增阻减阻附件的目标参数组合；所述多种阻力-速度曲线通过对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到，在所述目标曲线中，所述期望速度属于所述目标曲线中的近似线性可控区间；所述增阻减阻附件系统，用于按照所述目标参数组合，对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现所述目标曲线的阻力参数，以控制所述期望速度位于所述目标曲线的近似线性可控区间上；所述自动导航制导控制系统，用于在所述近似线性可控区间上，采用闭环运动控制算法，根据速度偏差输入和推力的调整输出，实现对所述期望速度的稳速控制。本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述第一方面所述的船艇的多航态稳速控制方法。本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述第一方面所述的船艇的多航态稳速控制方法。本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行前述第一方面所述的船艇的多航态稳速控制方法。与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：本申请实施例，通过获取船艇当前的期望速度，可以基于上述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线。由于在目标曲线中，上述期望速度属于该目标曲线中的线性速度区间，因此可以根据该目标曲线，确定多种增阻减阻附件的目标参数组合，从而按照目标参数组合，对多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，可以控制期望速度位于目标曲线的近似线性可控区间上。采用上述方法，可以实现对过渡航态下船艇的稳速控制。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种船艇的多航态稳速控制系统的示意图；图2是本申请实施例提供的另一种船艇的多航态稳速控制系统的示意图；图3是本申请实施例提供的一种船艇的多航态稳速控制方法的步骤流程示意图；图4是本申请实施例提供的一种采用小波滤波算法对制导轨迹或阻力曲线进行分解重构的示意图；图5是本申请实施例提供的一种通过变推力实现周期稳速控制的示意图；图6是本申请实施例的一种终端设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。为了便于理解，首先对船艇的多航态稳速控制的相关知识作一介绍。1)高速船艇存在过渡航态的不稳定速度区间。多航态是指船艇(尤其是高速船艇)，其航行过程分为排水航行态、过渡航态(半排水半滑行态)、滑行态三种航态。在排水航行态和滑行态条件下，航艇速度近似线性可控，过渡航态的速度则是非线性的，具有较大的不稳定性，其速度难以稳定控制。原因分析如下。定义：体积傅汝德速度参数纵向阻力XH＝X(u)+Xvvv2+Xvrvr+Xrrr2。直航阻力X(u)＝X|u|u|u|u。水动力系数其中，υs为航速，为船体排水量，g为重力加速度，水密度ρ，船舶坐标系X轴上速度分量u，Y轴上速度分量ν，转首角速度r。Cr＝Cw+Cpv为剩余阻力系数，ΔC为粗糙度补粘系数。船体排水量船长Lb，船的型宽B，尾吃水dA，首吃水dF，平均吃水dm。船体湿面积湿面积系数Cs，船的排水体积水线长Lwl。格罗特(Groot)取湿面积系数Cs＝2.75计算湿面积S。一个回归估算公式：荷兰瓦根宁船池的一般民用船的湿面积计算公式摩擦阻力系数可以由桑海公式计算摩擦阻力系数也可以由国际船模试验水池会议(ITTC)提出的公式计算其中，雷诺数υ为水的运动粘性系数，Lwl为水线长，υs为速度。兴波阻力系数C和D为常数，λ为兴波波长。其中，兴波长度mLb＝(n+q)λ，n为正整数，q为正分数，与傅汝德数和船型有关，按深水中平面兴波理论，波长与波速(即船速)平方成正比关系，所以兴波长度由巴甫米尔近似公式计算粘压阻力系数其中Am为船中横剖面面积，Lr为船体后体长度，又称去流段长度，应满足综上，直航阻力计算公式为：可以看到，阻力与首尾吃水差、平均吃水、船长(水线长)、船宽、速度相关，其中粘压阻力与横剖面面积(吃水和船宽)、船体后体长度相关。流体水动力可以改变首尾吃水差(纵倾角度)、平均吃水(升力)、横剖面面积(纵倾和升力综合改变船宽和吃水)，加上速度的影响，从而改变直航阻力的系数，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船艇的多航态稳速控制方法，其特征在于，应用于安装有多种增阻减阻附件的船艇，所述方法包括：/n获取所述船艇当前的期望速度；/n基于所述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线，所述多种阻力-速度曲线通过对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到，在所述目标曲线中，所述期望速度属于所述目标曲线中的近似线性可控区间；/n根据所述目标曲线，确定所述多种增阻减阻附件的目标参数组合；/n按照所述目标参数组合，对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现所述目标曲线的阻力参数，以控制所述期望速度位于所述目标曲线的近似线性可控区间上；/n在所述近似线性可控区间上，采用闭环运动控制算法，根据速度偏差输入和推力的调整输出，实现对所述期望速度的稳速控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种船艇的多航态稳速控制方法，其特征在于，应用于安装有多种增阻减阻附件的船艇，所述方法包括：
获取所述船艇当前的期望速度；
基于所述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线，所述多种阻力-速度曲线通过对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到，在所述目标曲线中，所述期望速度属于所述目标曲线中的近似线性可控区间；
根据所述目标曲线，确定所述多种增阻减阻附件的目标参数组合；
按照所述目标参数组合，对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现所述目标曲线的阻力参数，以控制所述期望速度位于所述目标曲线的近似线性可控区间上；
在所述近似线性可控区间上，采用闭环运动控制算法，根据速度偏差输入和推力的调整输出，实现对所述期望速度的稳速控制。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下步骤对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行学习得到所述多种阻力-速度曲线：
对所述多种增阻减阻附件进行组合，得到多种增阻减阻附件组合，每种增阻减阻附件组合包括所述多种增阻减阻附件中的至少一种，每种增阻减阻附件分别具有多种可控参数；
通过调整所述每种增阻减阻附件的可控参数，分别测试在多种推进动力值的条件下所述每种增阻减阻附件组合对应的速度值数据；
根据所述速度值数据及其对应的推进动力值，计算所述每种增阻减阻附件组合对应的阻力数据；
基于所述速度值数据和所述阻力数据，拟合得到所述多种阻力-速度曲线。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述期望速度，从预设的多种阻力-速度曲线中确定目标曲线，包括：
根据所述每种阻力-速度曲线，确定所述每种增阻减阻附件组合对应的过渡航态下的不稳定速度区间集合，所述不稳定速度区间集合包括不稳定速度区间上界和不稳定速度区间下界；
根据所述期望速度，与所述不稳定速度区间上界及所述不稳定速度区间下界的大小关系，从所述多种阻力-速度曲线中确定所述目标曲线。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标曲线，确定所述多种增阻减阻附件的目标参数组合，包括：
针对所述期望速度，确定所述目标曲线中与所述期望速度对应的目标推进动力值和目标阻力；
根据目标推进动力值和所述目标阻力，从所述多种增阻减阻附件组合中确定目标组合，所述目标组合中的每种增阻减阻附件的可控参数构成所述目标组合的目标参数组合。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在按照所述目标参数组合，对所述多种增阻减阻附件的可控参数进行调整，实现所述目标曲线的阻力参数，以控制所述期望速度位于所述目标曲线的近似线性可控区间上之后，所述方法还包括：
实时采集所述船艇的当前速度，计算所述当前速度与所述期望速度之间的速度偏差；
根据所述速度偏差和所述目标曲线，调整所述目标推进动力值，以实现所述期望速度的闭环控制。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述阻力-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹雪松，王根宝，杨春利，
申请(专利权)人：珠海云洲智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44