基于自抗扰控制算法的游艇航迹自动舵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于自抗扰控制算法的游艇航迹自动操舵装置，属于航海设备领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着游艇行业的逐渐兴起，快艇受到了越来越多的关注，在救援和巡逻中得到了广泛的应用。目前很多快艇上都是使用人工驾驶的方式，为了保证航行过程中不偏离航线，需要驾驶人员不间断进行操舵和航向修正，不仅增加了劳动强度，而且容易形成“蛇形”航行，降低了救援速度并造成燃油的浪费。而且越来越多的快艇采用双螺旋桨弦内推进系统，而当前市场上的自动操舵仪大都是基于“浆-舵”结构，无法直接应用于双螺旋桨快游艇。基于此背景，我们设计了该游艇航迹自动舵。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，基于自抗扰控制算法提供了一种抗干扰能力强、可靠性高、使用方便的游艇航迹自动舵。
[0004]基于自抗扰控制算法的游艇航迹自动舵包括人机操作接口、信号输入接口、微控制器、推进力分配器以及声光报警器组成，可以实现游艇的自动航线、自动航向以及人工操作三种运行方式。微控制器是游艇航迹自动舵的核心，其他组成部分都分别与微控制器相连。
[0005]所述的人际操作接口是安装在驾驶台上的操作装置，通过信号输入接口与微控制器相连，实现工作方式设置并设定航线或航向；所述的通过推进力分配器可以根据微控制器给定的转向力矩，实现在螺旋桨总推力不变的情况下产生指定的转向力矩；所述的信号输入接口用于采集游艇当前的位置、当前航向等信息；所述的报警器能在系统检测到工作情况异常时发出声光信号，以提醒驾驶人员注意。
[0006]本发明实现的游艇航迹自动舵可靠性高，操作使用方便，抗干扰能力强，大大减轻了驾驶人员的劳动强度，实现了游艇的按设定航迹自动航行。
【附图说明】
[0007]图1是本实施例的游艇航迹自动舵的组成结构原理示意框图。
[0008]图中:1、人机操作接口；2、航向输入模块；3、GPS定位模块；4、信号输入接口 ；5、微控制器；6、声光报警器；7、推进力分配器；8、螺旋桨。
【具体实施方式】
[0009]所设计的基于自抗扰控制算法的游艇航迹自动舵有三种工作方式，即:自动航迹方式、自动航向方式和全手动方式。下面参考附图，详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0010]如图1所示，微控制器5是游艇航迹自动舵的核心部件，从信号输入接口 4读取游艇状态信息，运行自抗扰控制算法程序，并输出运算结果。人机操作接口 1可以设定系统的工作方式并设定航向和航行路线，航向输入模块2为本发明实施例的游艇航迹自动舵提供航行中航向角信息，GPS定位模块3提供游艇的实际位置，信号输入接口 4将人机操作接口
1、航向输入模块2和GPS定位模块3提供的信号转变为微控制器5能直接使用的信号，声光报警器6在自动驾驶系统出现故障时，能够发出声响信号，提醒驾驶人员注意，推进力分配器7可以实现在保持总推力不变的条件下，通过调节两个螺旋桨的转速，产生微控制器5给定的转向力矩。
[0011]当工作在自动航迹方式时，微控制器5将根据人机操作接口 1设定的航迹与通过信号输入接口 4收到的游艇实际位置进行比较，然后根据内部的路径跟随算法计算出给定航向，用于控制游艇航行的方向，进而实现自动的航迹控制。
[0012]当工作在自动航向方式时，微控制器5将根据人机操作接口 1设定的航向与通过信号输入接口 4收到的游艇实际航向进行比较，然后根据自抗扰控制算法做一系列的数学运算及逻辑运算，计算出转向力矩，用于改变游艇航行的方向，进而实现自动的航向控制。
[0013]自动航迹方式是根据设计设定航迹上的关键路径点来不断调整游艇的航向，航行过程中需要调用自动航向方式中的自抗扰控制方法。而自动航向方式中微控制器5计算出的转向力矩经过推进力分配器7作用于螺旋桨。当工作在全手动方式时，微控制器5将根据外部操作装置直接操作两个螺旋桨转速从而控制游艇的航向和航速。
【主权项】
1.基于自抗扰控制算法的游艇航迹自动舵，其特征在于:由人机操作接口、信号输入接口、微控制器、推进力分配器以及声光报警器组成，所述的人际操作接口是安装在驾驶台上的操作装置，通过信号输入接口与微控制器相连，实现工作方式设置并设定航线或航向；所述的通过推进力分配器可以根据微控制器给定的转向力矩，实现在螺旋桨总推力不变的情况下产生指定的转向力矩。2.基于权利要求1所述的微控制器，其特征在于:所述的微控制器运行游艇自动航行的关键控制算法和信号处理，其航向控制算法为自抗扰控制算法。
【专利摘要】本发明基于自抗扰控制算法实现了一种游艇航迹自动舵，由人机操作接口、信号输入接口、微控制器、推进力分配器以及声光报警器组成，可以实现游艇的自动航线、自动航向以及人工操作三种运行方式。微控制器是游艇航迹自动舵的核心，其他组成部分都分别与微控制器相连。本发明实现的游艇航迹自动舵可靠性高，操作使用方便，抗干扰能力强，大大减轻了驾驶人员的劳动强度，实现了游艇的按设定航迹自动航行。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105373125
【申请号】CN201510858694
【发明人】王常顺, 肖海荣, 潘为刚, 韩耀振
【申请人】山东交通学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月1日