一种风帆助航船舶航向控制方法及系统的制作方法.docx

一种风帆助航船舶航向控制方法及系统的制作方法
一种风帆助航船舶航向控制方法及系统的制作方法
本发明涉及一种风帆助航船舶航向控制方法及系统，其方法包括：根据风力和风向调整风帆的最佳帆角；检测风帆在最佳帆角输出时造成的偏航角，根据偏航角计算括:
[0021]风力传感器，用于检测风力和风向；
[0022]风帆帆角控制装置，用于根据风力和风向调整风帆的最佳帆角；
[0023]第一帆角传感器，用于检测风帆在最佳帆角输出时造成的偏航角；
[0024]前馈控制器，用于根据偏航角计算风帆对船舶造成的偏航，并提供补偿值；
[0025]漂角传感器，检测舵机输出漂角的反馈值；
[0026]舵角控制器，根据所述反馈值和航向给定值之间的误差改变舵角的输出值；
[0027]舵角伺服装置，根据所述补偿值和舵角的输出值确定舵机的航向。
[0028]上述方案中，所述风帆帆角控制装置包括:
[0029]第二帆角传感器，用于检测输出的帆角的反馈值；
[0030]帆角控制器，用于根据所述帆角的反馈值和最佳帆角指令改变帆角控制器的输出值；
[0031]变量泵排量控制装置，用于对变量油缸的位移进行控制，从而控制变量泵的变量机构的摆角，从而控制变量泵的排量；
[0032]变量泵，用于控制液压马达的转角；
[0033]液压马达，用于控制帆翼的帆角；
[0034]位移传感器，用于检测所述变量油缸的位移量并反馈至所述变量泵排量控制装置的输入端。
[0035]上述方案中，所述变量泵排量控制装置包括依次连接的排量控制器、比例放大器和电液比例阀，所述排量控制器用于根据所述帆角控制器输出的指令和所述变量油缸的位移量的反馈值对变量油缸进行控制。[0036]上述方案中，所述舵角控制器采用模糊PID控制，其包括:
[0037]模糊化单元，其输入变量为给定值与输出反馈值的偏差以及偏差的变化率；所述模糊化单元用于将输入量进行论域变换，然后把得到的数值通过单值模糊器模糊化，得到一个关于该数值的隶属度模糊矢量；
[0038]模糊推理单元，用于由每条规则确定一个模糊输出集合，将每条规则用隶属度函数表述；然后将输入模糊化后的隶属度模糊矢量乘以每条规则隶属度函数确定每条规则的模糊输出；最后将每条规则确定的输出组合起来；
[0039]解模糊单元，用于将模糊集上的点向清晰点上映射，得到的模糊输出乘以比例因子即为P、1、D参数的动态改变值。
[0040]上述方案中，所述排量控制器为副控制器，采用经典的PID控制算法。
[0041]上述方案中，所述隶属度函数的输入函数采用灵敏度较高的三角函数，即在O值附近的函数形状更为密集，输出函数采用正三角隶属函数。
[0042]实施本发明的风帆助航船舶航向控制方法及系统，具有以下有益效果:
[0043]本发明采用前馈控制，可以提前作出调整，抑制横向力的干扰，使航向还未发生改变时舵就提前动作以补偿风帆造成的偏航，最终使船舶行驶在预定航向不变。本发明可以充分利用风能，既能有效的降低船舶的运营成本，减少石化能源的燃烧，降低碳排放，同时也符合当前节能降耗的船舶工业发展原则。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0045]图1是本发明风帆助航船舶航向控制系统框图；
[0046]图2是风帆帆角控