被配置为致动纵摇运动稳定器的计算机系统的制作方法

本公开总体上涉及海洋船舶。在特定方面，本公开涉及被配置为致动海洋船舶的纵摇运动稳定器的计算机系统。本公开可应用于海洋船舶，诸如具有舷内马达的海洋船舶、具有舷外马达的海洋船舶、轮船、休闲海洋船舶等。虽然本公开可能针对特定海洋船舶进行描述，但是本公开不限于任何特定海洋船舶。

背景技术：

1、在海洋船舶的操作期间，海洋船舶可能遭受各种频率的纵摇运动。例如，当以相对较高的速度使海洋船舶逆浪行驶时，即波浪传播接近海洋船舶的船头，海洋船舶可能会遭受高频的纵摇运动。另一方面，当在与波浪传播相同的方向上驾驶海洋船舶时，海洋船舶可能会遭受较低频率的纵摇运动。

2、传统上，海洋船舶可以包括定位在海洋船舶的船尾处的纵摇运动稳定器。根据示例，纵摇运动稳定器可以拦截器、调整片(trim tabs)等形式提供。因此，纵摇运动稳定器可以减少海洋船舶的纵摇运动。

3、然而，纵摇运动稳定器通常不能响应于用于高频纵摇运动的闭环控制。换句话说，作用于海洋船舶的纵摇运动频率的动力相对于纵摇运动稳定器的动力可能太快，由此纵摇运动稳定器的闭环控制可能会提供效率较低的纵摇控制。因此，当海洋船舶遭受高频纵摇运动时，期望提供改进的纵摇控制。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种计算机系统，其被配置为致动海洋船舶的纵摇运动稳定器，所述计算机系统包括处理电路，所述处理电路被配置为：获得指示纵摇运动稳定器的最大操作频率的操作数据，所述最大操作频率指示纵摇运动稳定器抑制作用于海洋船舶的纵摇扰动的能力；设置海洋船舶的低频纵摇运动范围和高频纵摇运动范围，所述低频纵摇运动范围是低于纵摇运动稳定器的最大操作频率的频率范围，并且所述高频纵摇运动范围是高于纵摇运动稳定器的最大操作频率的频率范围；获得指示海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的船舶运动数据；并且通过响应于海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量增加而控制纵摇运动稳定器来减小海洋船舶的纵倾角。

2、本公开的第一方面可以寻求当海洋船舶遭受高频纵摇运动范围内的纵摇加速度时实现对纵摇运动稳定器的控制。计算机系统基于纵摇运动稳定器的能力而区分低频纵摇运动和高频纵摇运动。因此，该计算机系统适用于不同能力的的各种类型的纵摇运动稳定器。技术益处可包括可以以有效的方式减小海洋船舶的纵倾角，即可增加海洋船舶的纵摇刚度以及阻尼，同样当海洋船舶遭受高频纵摇加速度时(其中由于作用于海洋船舶的纵摇加速度的动力相对于纵摇运动稳定器的动力太快，纵摇运动稳定器的闭环控制可能不适用)。

3、计算机系统可以有利地自动致动海洋船舶的纵摇运动稳定器。此外，并且如上面所指示的，纵摇运动稳定器抑制作用于海洋船舶的纵摇扰动的能力优选地应被理解为通过闭环控制抑制纵摇扰动的能力。因此，应在接收到指令之后根据需要控制纵摇运动稳定器的能力。本公开的发明人已经意识到，由于纵摇运动稳定器的动态响应不够快，因此纵摇运动稳定器可能无法充分抑制相对较高频率下的纵摇扰动。因此，在纵摇运动稳定器作用于先前的纵摇加速度之前，可以获得新的纵摇加速度数据。发明人因此认识到，对于高频纵摇加速度，应在不进行闭环控制的情况下减小海洋船舶的纵倾角，并且替代地响应于海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量而控制纵摇运动稳定器。

4、因此，作用于海洋船舶的纵摇扰动应被理解为致使海洋船舶在纵摇方向上移动的运动，即纵摇速率幅度增加。纵摇扰动可能由海洋波浪与海洋船舶速度共同导致，并且可通过使用纵摇运动稳定器来减少，该纵摇运动稳定器优选布置在远离海洋船舶纵摇中心的位置，例如布置在海洋船舶的船尾处。因此，纵倾角是海洋船舶相对于海洋船舶的基线倾斜的角度。

5、指示纵摇运动稳定器的最大操作频率的操作数据可以通过不同的方式获得，下面将进一步描述其中一些方式。作为以下描述的替代，可以通过制造数据(即，从纵摇运动稳定器的制造商接收的数据)获得操作数据。替代地或另外地，可以通过校准例程获得操作数据，其中当纵摇运动稳定器从缩回位置移动到纵摇运动稳定器延伸预定距离的位置时，测量致动纵摇运动稳定器的时间段。

6、此外，应当容易理解，指示纵摇加速度的量的船舶运动数据可以通过不同的方式获得。例如，通过测量海洋船舶的纵摇运动可以获得纵摇加速度。作为替代，可以测量升沉加速度，并将其用作纵摇加速度在频率和振幅方面的代替。升沉加速度可以与纵摇加速度相关，并且由此形成指示海洋船舶的纵摇加速度的量的船舶运动数据的一部分。

7、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可以响应于海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的功率含量增加而控制纵摇运动稳定器。技术益处可包括：纵摇加速度中的功率含量可以形成应控制纵摇运动稳定器的程度的准确指示，以便根据需要充分减小纵倾角。

8、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可以响应于高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的均方根值而控制纵摇运动稳定器。技术益处可包括：以与功率含量类似的方式，纵摇加速度的均方根值可以形成应控制纵摇运动稳定器的程度的准确指示，以便根据需要充分减小纵倾角。

9、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可在预定时间段期间获得指示海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的船舶运动数据。技术益处可包括：当前作用于海洋船舶的纵摇加速度(即，在当前时刻)与一段时间前作用于海洋船舶的纵摇加速度相结合可用于例如获得平均值。而且，可以以更受控且波动较小的方式控制纵摇运动稳定器。通过设置预定时间段，将遗忘因子包括在内，其中排除不再相关的纵摇加速度。

10、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可以响应于海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的最大周期的倍数而确定预定时间段。技术益处可包括：纵摇加速度的最大周期的倍数可以降低纵摇运动稳定器控制不准确的风险，因为计算机系统可能不包括例如周期的一部分。作为非限制性示例，该倍数可以是例如4至20之间的整数。

11、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，纵摇运动稳定器可以由增益因子控制。增益因子可以指示应多快地控制纵摇运动稳定器。增益因子可以是海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的函数。因此，增益因子优选地将纵摇加速度的量与纵摇运动稳定器的延伸相关。技术益处可包括：可以以更快速的方式控制纵摇运动稳定器以获得增加的纵摇加速度量，而不是减少的纵摇加速度量。

12、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，处理电路可以被配置为设置死区，在该死区中纵摇加速度对纵摇运动稳定器的控制不产生影响。任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例，处理电路可以被配置为设置死区以消除低于预定加速度阈值极限的纵摇加速度量。技术益处可包括：可以从纵摇运动稳定器的控制中消除噪声或扰动，特别是较低频率水平的噪声或扰动。如上所述，可以响应于纵摇加速度的功率含量或均方根值而控制纵摇运动稳定器。对于这些示例，因此可以设置死区以分别消除功率含量和均方根值。因此，预定功率含量以及预定均方根值应被解释为形成“预定加速度阈值极限”定义的一部分。

13、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可以基于饱和度水平而控制纵摇运动稳定器，当响应于高频纵摇运动范围内的纵摇加速度控制纵摇运动稳定器时，所述饱和度水平限定纵摇运动稳定器的最大展开位置。技术益处可包括：当例如海洋船舶受到低频纵摇运动范围内的纵摇加速度影响时，纵摇运动稳定器具有通过闭环控制进行控制的能力。发明人意识到，海洋船舶可能遭受高频纵摇运动范围内的纵摇加速度，同时遭受低频纵摇运动范围内的纵摇加速度。因此，纵摇运动稳定器可具有在需要时快速切换到闭环控制的能力。

14、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，处理电路可以被配置为：获得指示海洋船舶在低频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的船舶运动数据；确定海洋船舶的纵摇加速度的总量，总纵摇加速度是低频纵摇运动范围内的纵摇加速度和高频纵摇运动范围内的纵摇加速度；响应于高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量与纵摇加速度总量的比率而确定纵摇运动稳定器的最大展开位置；并且控制纵摇运动稳定器以不超过最大展开位置。在时间段期间，海洋船舶可能会遭受高频纵摇运动范围内以及低频纵摇运动范围内的纵摇加速度。通过基于高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的比率而控制纵摇运动稳定器，技术益处可包括：在减小海洋船舶的低频纵摇加速度的纵倾角时，纵摇运动稳定器可具有足够的能力切换到闭环控制。

15、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，可以通过纵摇运动稳定器从完全缩回位置行进到布置在纵摇运动稳定器的完全缩回位置与完全展开位置之间的预定位置的最短时间段来获得指示最大频率的操作数据。技术益处可包括：可以快速确定纵摇运动稳定器的动力以进行开环控制。因此，可以确定纵摇运动稳定器可以多快地响应于指令。任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，到预定位置的距离可以是完全缩回位置与完全展开位置之间的距离的一半。

16、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，计算机系统还可以包括运动检测器，所述运动检测器被配置为确定海洋船舶的纵摇加速度。技术益处可包括：运动检测器可以检测当前加速度并快速将信号传输到计算机系统。任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，所述运动检测器可以是陀螺仪。

17、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，纵摇运动稳定器可以是布置在海洋船舶的船尾处的拦截器。技术益处可包括：拦截器可以具有快速的动力，即拦截器可以快速响应于来自处理电路的指令。还可以考虑其他纵摇运动稳定器，诸如调整片或螺旋桨相对于水面的位置等。

18、根据第二方面，提供了一种海洋船舶，其包括上文关于第一方面描述的示例中的任一者的计算机系统。

19、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，海洋船舶还可以包括运动检测器，所述运动检测器被配置为确定海洋船舶的纵摇加速度。

20、任选地，在一些示例中，包括在至少一个优选示例中，纵摇运动稳定器可以是布置在海洋船舶的船尾处的拦截器。

21、第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上面关于第一方面描述的那些效果和特征。

22、根据第三方面，提供了一种致动海洋船舶的纵摇运动稳定器的计算机实现的方法，所述方法包括：由计算机系统的处理电路获得指示纵摇运动稳定器的最大操作频率的数据，所述最大操作频率指示纵摇运动稳定器抑制作用于海洋船舶的纵摇扰动的能力；由所述处理电路设置海洋船舶的低频纵摇运动范围和高频纵摇运动范围，所述低频纵摇运动范围是低于纵摇运动稳定器的最大操作频率的频率范围，并且所述高频纵摇运动范围是高于纵摇运动稳定器的最大操作频率的频率范围；由所述处理电路获得指示海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量的船舶运动数据；以及由所述处理电路通过响应于海洋船舶在高频纵摇运动范围内的纵摇加速度的量增加而控制纵摇运动稳定器来减小海洋船舶的纵倾角。

23、第三方面的效果和特征在很大程度上类似于上面关于第一方面描述的那些效果和特征。

24、根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，其包括程序代码，所述程序代码用于在由处理电路执行时执行第三方面的方法。

25、根据第五方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在由所述处理电路执行时致使所述处理电路执行所述第三方面的方法。

26、第四方面和第五方面的效果和特征在很大程度上类似于上面关于第一方面描述的那些效果和特征。

27、所公开的方面、示例(包括任何优选示例)和/或所附权利要求可以适当地彼此组合，这对于本领域的任何普通技术人员来说是显而易见的。附加的特征和优点在具体实施方式、权利要求和附图中公开，并且部分地对于本领域技术人员而言将是显而易见的或者通过如本文描述实践本公开而被认识到。

28、本文还公开了与上文讨论的技术益处相关联的计算机系统、控制单元、代码模块、计算机实施的方法、计算机可读介质和计算机程序产品。