智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法和控制系统与流程

1.本发明涉及水下隧道建造工程技术领域，特别涉及智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法和控制系统。


背景技术：

2.沉管隧道是用于水下交通的建筑物，通常沉管隧道先分段预制成型后，再将预制沉管水上运输至指定位置进行施工安装。预制沉管的体积和自重很庞大，为了更好的实现预制沉管水上运输，中国专利cn106628018a公开了自航式大型构件运载安装一体船及施工工艺，该一体船可实现沉管水上安装。这种一体船运输沉管前需要按指定的路线进入放置有沉管的坞内的指定位置，才能实现一体船与沉管的舾装。一体船设有驱动装置可以实现自航行驶，但一体船浮运出坞过程具有特殊的工况，一体船需与沉管连为一体浮运出较狭窄的坞门，对一体船运动的位置精度要求较高，由于现有的船舶行驶控制方法和控制系统较难实现一体船自航出坞，因此，目前一体船多采用绞移、拖轮协作和潜水作业配合的方式实现出坞。
3.采用这种方式，出坞控制过程耗时耗力，施工效率较低，且施工成本较高。若需考虑采用一体船自带的驱动机构驱动一体船自航出坞，则需实现对一体船自航出坞过程的精确控制。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术不足，提出智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法和控制系统，该控制系统和控制方法能够针对一体船出坞过程实现智慧化、自动化控制，可方便的实现一体船自航出坞的精准控制，该控制系统和控制方法利用一体船的驱动机构即可驱动一体船浮运沉管自航出坞，出坞过程无需采用绞移和拖轮协调，能够节约一体船出坞工序时间，提供施工效率，还能在出坞过程中对一体船的驱动机构能耗进行实时精确控制，降低能耗，降低施工成本。同时，该控制系统能够存储记录出坞过程采集的监测信息和纠偏信息等实时数据信息，可为建立大数据库提供依据，通过大数据分析对控制方法中采用的算法进行优化拟合，进一步提高出坞工效、减小能源消耗、提升沉管施工工艺的智慧化控制程度。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.本发明一方面公开了一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，以所述一体船宽度方向作为横向，所述一体船长度方向作为纵向，所述一体船包括驱动机构和用于连接一体船和沉管的管船连接机构，所述驱动机构包括主推驱动单元和侧推驱动单元，主推驱动单元用于驱动所述一体船前进，所述侧推驱动单元用于沿横向双向推动一体船，以及驱动一体船转动；所述控制方法包括以下步骤：
7.出坞准备：核查所述管船连接机构与沉管的连接状态，确认连接状态满足设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船的出坞准备工作；
8.位置偏差监控：开启一体船的主推驱动单元，一体船在主推驱动单元的驱动下开始沉管出坞浮运，出坞浮运过程中，比较一体船实时位置与出坞设计航线以获得一体船的横向位置偏差，判断所述横向位置偏差是否超出允许误差范围，若否，则一体船继续自航出坞，若是，则控制降低主推驱动单元的功率使一体船减速行驶后，进行抗横流侧推功率控制；
9.抗横流侧推功率控制：监测一体船外实时水流信息，并根据实时水流信息选择所述侧推驱动单元的开启方式，以使所述侧推驱动单元提供与横向水流力方向相反的推力，并根据实时水流信息计算抵抗横向水流力所需侧推驱动单元提供的侧推功率，作为的抗横流侧推功率p
c
，开启所述侧推驱动单元，并根据抗横流侧推功率pc实时控制所述侧推驱动单元工作功率，以抵抗一体船所受横向水流力；
10.纠偏侧推功率控制：完成所述抗横流侧推功率控制步骤后，根据一体船实时位置与出坞设计航线的位置偏差计算纠正该位置偏差所需侧推驱动单元的变化的侧推功率，作为纠偏侧推功率，在抗横流侧推功率p
c
的基础上，根据纠偏侧推功率实时控制调整所述侧推驱动单元工作功率，至一体船实时位置符合预设要求；
11.自航出坞：完成所述纠偏侧推功率控制步骤后，一体船继续自航至完成出坞。
12.作为优选，所述侧推驱动单元包括多个侧推装置，所述侧推装置可沿横向提供双向推力；所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船外实时流速判断横向水流力方向和大小，选择侧推驱动单元开启方式，使所述侧推装置的推力之和与横向水流力方向相反大小相等，并实时控制调整多个所述侧推装置的工作功率，以提供抗横流侧推功率p
c
。
13.作为优选，所述抗横流侧推功率p
c
为：
14.p
c
＝(0.5ρ(v
l sinθ)2l
y
c
s
)/(ηd3n2)
15.式中：v
l
为测得的实时流速大小，ρ为水流密度，θ为测得的实时水流方向与出坞设计航线的夹角，l
y
为船体长度为已知参量，c
s
为船体吃水为实时测量值，η为有效功率转换系数为已知参量，d为侧推螺旋桨直径为已知参量，n为螺旋桨转速为已知参量。
16.作为优选，所述纠偏侧推功率控制包括以下步骤：
17.s1：采集一体船实时航偏角φ信息，判断是否有航偏角φ，若否，则s1步骤结束，若是，则根据航偏角φ选择侧推驱动单元开启方式以提供推动一体船向减小航偏角φ方向转动的推动力，并根据航偏角φ计算消除航偏角φ所需所述侧推驱动单元变化的功率δp1，根据δp1控制调整所述侧推驱动单元功率，以驱动所述一体船转动，直至航偏角φ为零，即完成偏航角度调整；
18.s2：完成步骤s1后，以一体船中轴线上任一点作为参考点，比较所述参考点的实时位置与所述出坞设计航线的横向位置偏差δxc，判断δxc是否超出允许误差范围，若否，则s2步骤结束，若是，则根据横向位置偏差δxc计算消除横向位置偏差δxc所需变化的功率δp2，根据δp2控制调整所述侧推驱动单元功率，以驱动所述一体船横向运动，直至δxc为零，即完成一体船横向位置调整。
19.作为优选，所述一体船包括平行设置的第一船体和第二船体，所述侧推驱动单元包括四个侧推装置，其中，第一侧推装置与第三侧推装置分别靠近所述第一船体的船艏和船艉设置，第二侧推装置和第四侧推装置分别靠近所述第二船体的船艏和船艉设置，所述第一侧推装置、第二侧推装置、第三侧推装置和第四侧推装置均可提供沿横向的双向推力。
20.作为优选，所述s1选择侧推驱动单元开启方式的方法包括根据偏航角信息，确定能驱动所述一体船向缩小偏航角的方向转动的两个侧推装置，根据实时水流信息在这两个侧推装置中选择推力方向与横向水流力方向相反的一个侧推装置，作为推动一体船转动的转动驱动侧推装置，根据δp1控制调整所述转动驱动侧推装置的工作功率。
21.作为优选，所述s1步骤中，所述功率δp1为：
[0022][0023]
式中，φ为航偏角为实时测量值，t
sy
为一体船艏摇周期为实时测量值，g为船体重量为已知参量，g为重力加速度为已知参量，ρ为水流密度，c
s
为船体吃水为实时测量值，η为有效功率转换系数为已知参量，d为侧推螺旋桨直径为已知参量，n为螺旋桨转速为已知参量，l
y
为船体长度为已知参量；
[0024]
所述步骤s2中，所述δp2为：
[0025][0026]
式中，t
hd
为一体船横荡周期为实时测量值，δxc为所述参考点与所述出坞设计航线的横向间距的实时测量值。
[0027]
作为优选，所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船外实时流速方向判断横向水流力方向，选择同时开启第一侧推装置和第三侧推装置，或同时开启第二侧推装置或第四侧推装置，选择依据为开启的侧推装置推力方向与横向水流力方向相反，并实时控制调整两个侧推装置的工作功率，两个侧推装置平均分配提供抗横流侧推功率p
c
；
[0028]
所述s2步骤中包括：根据δxc，选择同时开启可提供减小δxc的推力的两个侧推装置，并实时控制调整两个侧推装置的工作功率，两个侧推装置平均分配提供功率变化δp2。
[0029]
作为优选，所述s2步骤完成一体船横向位置调整后，重复s1步骤和s2步骤直至所述航偏角φ为零，且δxc在允许误差范围，即完成所述纠偏侧推功率控制。
[0030]
作为优选，所述主推驱动单元包括安装于第一船体船艉的第一船艉主推装置，以及安装于第二船体船艉的第二船艉主推装置。
[0031]
作为优选，所述自航出坞过程还包括主推功率控制，所述主推功率控制步骤包括：根据实时船速与出坞船速设计值范围的偏差控制调整主推驱动单元功率，使船速达到设计值范围内，一体船继续自航至完成出坞。
[0032]
作为优选，所述出坞准备过程还包括采用管船连接监控装置监测管船连接机构的连接状态是否达到设计要求，若是，则拆除锚系装置，完成所述一体船的出坞准备工作，若否，则调整管船连接机构与沉管的连接状态，直至管船连接监控装置监测到连接状态达到设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船的出坞准备工作。
[0033]
作为优选，所述管船连接机构包括多个连接所述沉管和所述一体船的拉索，所述拉索安装有用测试拉索拉力的力敏传感器，所述力敏传感器与所述拉索一一对应设置，所述出坞准备过程中，通过所述力敏传感器监测各拉索的拉力是否达到管船连接达标状态的设计值，来判断管船连接机构的连接状态是否达到设计要求。
[0034]
作为优选，还包括数据收集步骤，所述数据收集过程包括：在出坞控制过程中，收集监测数据和纠偏记录数据以建立大数据库，进行大数据分析，以进一步优化拟合所述纠偏侧推功率控制步骤和所述纠偏侧推功率控制步骤的控制算法。
[0035]
本发明另一方面公开了一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制系统，采用上述的控制方法，所述控制系统包括信号采集单元，主控制器，所述管船连接机构和所述一体船的驱动机构，所述驱动机构包括主推驱动单元和侧推驱动单元；
[0036]
所述信号采集单元，用于采集实时水流信息、一体船实时状态信息和管船连接机构的连接状态信息；所述一体船实时状态信息包括一体船实时位置、实时航偏角和实时吃水深度；
[0037]
所述主控制器，用于接收和存储所述信号采集单元采集的信号，存储出坞设计航线和已知参量，所述控制方法运算，以及控制所述驱动机构和所述管船连接机构工作。
[0038]
作为优先，所述信号采集单元包括安装于所述一体船上的船用dp动力控制系统、姿态仪和管船连接监控装置。
[0039]
作为优先，所述管船连接机构包括多个连接一体船和沉管的拉索，所述管船连接监控装置包括多个测试所述拉索拉力的力敏传感器，所述力敏传感器与所述拉索一一对应设置。
[0040]
本发明的有益效果是：提出智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法和控制系统，该控制系统和控制方法能够针对一体船出坞过程实现智慧化、自动化控制，可方便的实现一体船自航出坞的精准控制，该控制系统和控制方法利用一体船的驱动机构即可驱动一体船浮运沉管自航出坞，出坞过程无需采用绞移和拖轮协调，能够节约一体船出坞工序时间，提供施工效率，还能在出坞过程中对一体船的驱动机构能耗进行实时精确控制，降低能耗，降低施工成本。同时，该控制系统能够存储记录出坞过程采集的监测信息和纠偏信息等实时数据信息，可为建立大数据库提供依据，通过大数据分析对控制方法中采用的算法进行优化拟合，进一步提高出坞工效、减小能源消耗、提升沉管施工工艺的智慧化控制程度。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本发明的智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法的流程示意图；
[0043]
图2为本发明的一体船出坞状态示意图；
[0044]
图3为本发明的管船连接状态示意图；
[0045]
图4为本发明的智慧化沉管运载安装一体船出坞控制系统结构示意图；
[0046]
图2中，虚线aa’表示一体船中轴线，bb’表示出坞设计航线，cc’表示水流方向，虚线框表示一体船设计位置。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0048]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0049]
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0050]
如图1
‑
3所示，本实施例提供了一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，以所述一体船1宽度方向作为横向，所述一体船1长度方向作为纵向(如图2中,坐标系以所述横向为x轴方向，所述纵向为y轴方向，一体船1中轴线上船舯位置为0点，以自第一船体11指向第二船体12的横向方向为x轴正向，以一体船1中轴线上自船艉指向船艏方向作为y轴正向)，所述一体船1包括驱动机构和用于连接一体船1和沉管8的管船连接机构6，所述驱动机构包括主推驱动单元2和侧推驱动单元3，主推驱动单元2用于驱动所述一体船1前进，所述侧推驱动单元3用于沿横向双向推动一体船1，以及驱动一体船1转动；所述控制方法包括以下步骤：
[0051]
出坞准备：核查所述管船连接机构6与沉管8的连接状态，确认连接状态满足设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船1的出坞准备工作；
[0052]
位置偏差监控：开启一体船1的主推驱动单元2，一体船在主推驱动单元2的驱动下开始沉管8出坞浮运，出坞浮运过程中，比较一体船1实时位置与出坞设计航线以获得一体船1的横向位置偏差，判断所述横向位置偏差是否超出允许误差范围，若否，则一体船1继续自航出坞，若是，则控制降低主推驱动单元2的功率使一体船1减速行驶后，进行抗横流侧推功率控制；
[0053]
抗横流侧推功率控制：监测一体船1外实时水流信息，并根据实时水流信息选择所述侧推驱动单元3的开启方式，以使所述侧推驱动单元3提供与横向水流力方向相反的推力，并根据实时水流信息计算抵抗横向水流力所需侧推驱动单元3提供的侧推功率，作为的抗横流侧推功率p
c
，开启所述侧推驱动单元3，并根据抗横流侧推功率pc实时控制所述侧推驱动单元3工作功率，以抵抗一体船1所受横向水流力；
[0054]
纠偏侧推功率控制：完成所述抗横流侧推功率控制步骤后，根据一体船1实时位置与出坞设计航线的位置偏差计算纠正该位置偏差所需侧推驱动单元3的变化的侧推功率，作为纠偏侧推功率，在抗横流侧推功率p
c
的基础上，根据纠偏侧推功率实时控制调整所述侧推驱动单元工作功率，至一体船1实时位置符合预设要求；
[0055]
自航出坞：完成所述纠偏侧推功率控制步骤后，一体船1继续自航至完成出坞。
[0056]
如图4所示，本实施例提供了一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制系统，采用上述的控制方法，所述控制系统包括信号采集单元5，主控制器4，所述管船连接机构6和所述一体船的驱动机构，所述驱动机构包括主推驱动单元2和侧推驱动单元3；
[0057]
所述信号采集单元5，用于采集实时水流信息、一体船1实时状态信息和管船连接机构6的连接状态信息；所述一体船1实时状态信息包括一体船1实时位置、实时航偏角和实时吃水深度；
[0058]
所述主控制器4，用于接收和存储所述信号采集单元5采集的信号，存储出坞设计
航线和已知参量，所述控制方法运算，以及控制所述驱动机构和所述管船连接机构6工作。
[0059]
一体船1自航出坞需要先确定管船连接机构6与沉管8的连接状态满足设计要求后才能进行出坞，该控制系统和控制方法可以采用信号采集单元5直接检测管船连接机构6的连接状态，可实现智能化检测控制，无需人工检测操作。在出坞过程中，横向水流力是影响一体船出坞过程的重要因素，一体船1设有侧推驱动单元3，可通过侧推驱动单元3提供抵抗横向水流力的侧推力，通过上述控制系统和控制方法中的抗横流侧推功率控制过程可根据实时水流信息调控侧推驱动单元3提供的抗横流侧推功率p
c
，在抵抗横向水流力对一体船出坞过程的影响的同时，实现抗横流侧推功率p
c
的实时精确控制。且对于一体船1的位置偏差时间，上述控制系统可通过纠偏侧推功率控制过程，根据一体船1实时位置与出坞设计航线的位置偏差计算纠正该位置偏差所需侧推驱动单元3的变化的侧推功率，实现用于纠正位置偏差的侧推功率(侧推功率为侧推驱动单元3实现位置偏差调整所需提供的功率变化量)的实时精确调控。该控制系统和控制方法能够针对一体船1出坞过程实现智慧化、自动化控制，可方便的实现一体船自航出坞的精准控制，该控制系统和控制方法利用一体船1的驱动机构即可驱动一体船1浮运沉管8自航出坞，出坞过程无需采用绞移和拖轮协调，能够节约一体船1出坞工序时间，提供施工效率，可以满足横流作用下船管浮运出坞的加速和减速操作，还能在出坞过程中对一体船1的驱动机构能耗进行实时精确控制，降低能耗，降低施工成本。此外，该控制系统的主控制器4能够存储记录信号采集单元5的监测信息和纠偏信息等实时数据信息，可为建立大数据库提供依据，通过大数据分析对控制方法中采用的算法进行优化拟合，进一步提高出坞工效、减小能源消耗、提升沉管施工工艺的智慧化控制程度。
[0060]
具体的，所述侧推驱动单元3包括多个侧推装置，所述侧推装置可沿横向提供双向推力；所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船外实时流速判断横向水流力方向和大小，选择侧推驱动单元开启方式，使所述侧推装置的推力之和与横向水流力方向相反大小相等，并实时控制调整多个所述侧推装置的工作功率，以提供抗横流侧推功率p
c
。
[0061]
具体的，所述抗横流侧推功率p
c
为：
[0062]
p
c
＝(0.5ρ(v
l
sinθ)2l
y
c
s
)/(ηd3n2)
[0063]
式中：v
l
为测得的实时流速大小，ρ为水流密度，θ为测得的实时水流方向与出坞设计航线的夹角，l
y
为船体长度为已知参量，c
s
为船体吃水为实时测量值，η为有效功率转换系数为已知参量，d为侧推螺旋桨直径为已知参量，n为螺旋桨转速为已知参量。
[0064]
一体船所受横向水流力f
hl
＝0.5ρc
hl
(v
l
sinθ)2s
h
＝0.5ρ(v
l
sinθ)2l
y
c
s
；
[0065]
侧推驱动单元3的侧推力t
ct
＝ηd3n2p
c
；
[0066]
侧推驱动单元3的抗横流侧推功率p
c
按上述p
c
计算公式实时控制，可使侧推力t
ct
与横向水流力f
hl
大小相等方向相反，以精确抵抗横向水流力。
[0067]
具体的，所述纠偏侧推功率控制包括比较一体船实时位置与出坞设计航线以获得一体船的横向位置偏差，判断所述横向位置偏差是否超出允许误差范围，若否，则一体船继续自航至完成出坞，若是，则控制降低主推驱动单元的功率使船体减速行驶，开启相应的侧推装置抵抗横流后，开始进行位置纠偏调整。
[0068]
具体的，所述纠偏侧推功率控制包括：实时监测一体船1中轴线上船艏、船舯(图2中0点)和船艉三处位置作为位置测试位点，分别三个位置测试位点与出坞设计航线的位
置，以获得三个实时横向位置偏差值，判断三个所述实时横向位置偏差值中是否有实时横向位置偏差值超出允许误差范围，若否，则一体船继续自航至完成出坞，若是，则控制降低主推驱动单元3的功率使船体减速行驶，开始进行位置纠偏调整。
[0069]
具体的，所述实时横向位置偏差值的允许误差范围为小于10cm。即主控制器4测得一体船1中轴线上船艏、船舯和船艉三点中，任一点与设计航线的横向位置偏差值大于或等于10cm，该控制系统即控制一体船降低主推驱动单元3功率60％并同侧开启相应的侧推装置抵抗横流。
[0070]
具体的，如图1所示，所述纠偏侧推功率控制包括以下步骤：
[0071]
s1：采集一体船1实时航偏角φ信息，所述偏航角φ为一体船1中轴线与出坞设计航线的夹角，判断是否有航偏角φ，若否，则s1步骤结束，若是，则根据航偏角φ选择侧推驱动单元3开启方式以提供推动一体船1向减小航偏角φ方向转动的推动力，并根据航偏角φ计算消除航偏角φ所需所述侧推驱动单元3变化的功率δp1，根据δp1控制调整所述侧推驱动单元功率，以驱动所述一体船1转动，直至航偏角φ为零，即完成偏航角度调整，此时一体船1中轴线(所述一体船中轴线为一体船长度方向中心线)与出坞设计航线平行；
[0072]
s2：完成步骤s1后，以一体船1中轴线上任一点作为参考点(例如以o点作为参考点)，比较所述参考点的实时位置与所述出坞设计航线的横向位置偏差δxc，判断δxc是否超出允许误差范围，若否，则s2步骤结束，若是，则根据横向位置偏差δxc计算消除横向位置偏差δxc所需变化的功率δp2，根据δp2控制调整所述侧推驱动单元3功率，以驱动所述一体船1横向运动，直至δxc为零，即完成一体船1横向位置调整，此时一体船1中轴线位于所述出坞设计航线上，一体船1位于其设计位置。可继续沿其设计航线自航出坞。
[0073]
采用上述控制方法，一体船1先通过步骤s1调整至航偏角φ状态，再通过步骤s2调整其与出坞设计航线的横向位置偏差调整，通过步骤s1和s2可分部精确实现一体船位置的调整，同时在调整过程中实现侧推驱动单元3侧推功率的实时精确控制，有效控制和节约位置纠偏过程中的能耗。
[0074]
具体的，如图2所示，所述一体船1包括平行设置的第一船体11和第二船体12，所述侧推驱动单元3包括四个侧推装置，其中，第一侧推装置31与第三侧推装置33分别靠近所述第一船体11的船艏和船艉设置，第二侧推装置32和第四侧推装置34分别靠近所述第二船体12的船艏和船艉设置，所述第一侧推装置31、第二侧推装置32、第三侧推装置33和第四侧推装置34均可提供沿横向的双向推力。
[0075]
具体的，所述第一侧推装置31和第二侧推装置32相对于所述一体船的中轴线aa’对称设置；所述第三侧推装置33和第四侧推装置34相对于所述一体船的中轴线aa’对称设置。
[0076]
具体的，所述第一侧推装置31与第三侧推装置33可相对于所述一体船的横向中心线对称设置，所述第二侧推装置32与第四侧推装置34可相对于所述一体船1的横向中心线对称设置。
[0077]
具体的，在所述位置纠偏调整步骤中，所述第一侧推装置31和第三侧推装置33可用于提供自所述第一船体指向第二船体的横向推力，所述第二侧推装置32和第四侧推装置34的推力方向可与所述第一侧推装置31相反。
[0078]
具体的，所述侧推驱动单元3设为上述结构时，所述s1选择侧推驱动单元开启方式
的方法包括：根据偏航角φ信息，确定能驱动所述一体船向缩小偏航角的方向转动的两个侧推装置(例如图2所示的偏航角状态，两个侧推装置为第一侧推装置31和第四侧推装置34)，根据实时水流信息在这两个侧推装置中选择推力方向与横向水流力方向相反的一个侧推装置，作为推动一体船转动的转动驱动侧推装置(如图2所示，第四侧推装置34的推力方向与横向水流力方向重合，故选择第一侧推装置31作为转动驱动侧推装置)，根据δp1控制调整所述转动驱动侧推装置的工作功率。
[0079]
具体的，所述s1步骤中，所述功率δp1为：
[0080][0081]
式中，φ为航偏角为实时测量值，t
sy
为一体船艏摇周期为实时测量值，g为船体重量为已知参量，g为重力加速度为已知参量，ρ为水流密度，c
s
为船体吃水为实时测量值，η为有效功率转换系数为已知参量，d为侧推螺旋桨直径为已知参量，n为螺旋桨转速为已知参量，l
y
为船体长度为已知参量。
[0082]
步骤s2中，φ调整过程中侧推驱动单元3提供的最佳推力δt的条件为：
[0083]
m
δt
‑
m
f
＝0，
[0084]
式中m
f
为水流力作用产生的弯矩，即：
[0085][0086]
k
sy
为船体艏摇刚度系数，可通过公式k
sy
＝(2π/t
sy
)2[(g/g)+0.5ρπ(c
s
)2]算得；故采用上述δp1计算公式计算所得结果实时控制侧推驱动单元3功率变化，可提供最佳的推力以驱动一体船1转动消除航偏角φ，并有效控制s1过程的能耗，节约出坞过程能耗。
[0087]
具体的，所述步骤s2中，所述δp2为：
[0088][0089]
式中，t
hd
为一体船横荡周期为实时测量值，δxc为所述参考点与所述出坞设计航线的横向间距的实时测量值。
[0090]
步骤s2中，横向位置偏差调整过程中侧推驱动单元3提供的最佳推力δt
ct
条件为：
[0091]
δt
ct
＝ηd3n2(δp2)＝k
hd
(δx
c
)
[0092]
式中，k
hd
为流体横荡刚度系数，可通过公式k
hd
＝(2π/t
hd
)2[(g/g)+ρπ(c
s
)2]计算；故采用上述δp2计算公式计算所得结果实时控制侧推驱动单元3功率变化，可提供最佳的推力驱动一体船1沿横向运动消除横向位置偏差，有效控制s2过程的能耗，节约出坞过程能耗。
[0093]
具体的，所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船1外实时流速方向判断横向水流力方向，选择同时开启第一侧推装置31和第三侧推装置33，或同时开启第二侧推装置32或第四侧推装置34，选择依据为开启的侧推装置推力方向与横向水流力方向相反(例如图2所示水流力方向，则选择开启第一侧推装置31和第三侧推装置33进行抗横流)，并实时控制调整两个侧推装置的工作功率，两个侧推装置平均分配提供抗横流侧推功率p
c
。
[0094]
具体的，所述s2步骤中：根据δxc，选择同时开启可提供减小δxc的推力的两个侧
推装置(例如图2所示横向位置偏差状态，则选择开启第一侧推装置31和第三侧推装置33进行横向位置调整)，并实时控制调整两个侧推装置的工作功率，两个侧推装置平均分配提供功率变化δp2。
[0095]
具体的，所述s2步骤完成一体船横向位置调整后，重复s1步骤和s2步骤直至所述航偏角φ为零，且δxc在允许误差范围，即完成所述纠偏侧推功率控制。完成s2步骤后，再次监测航偏角φ可以实现一体船1位置更加精确的调控。
[0096]
具体的，所述主推驱动单元2包括设于所述第一船体11船艉的第一船艉主推装置21，以及设于所述第二船体12船艉的第二船艉主推装置22。
[0097]
具体的，所述自航出坞过程还包括主推功率控制，所述主推功率控制步骤包括：根据实时船速与出坞船速设计值范围的偏差控制调整主推驱动单元2功率，使船速达到设计值范围内，一体船1继续自航至完成出坞。
[0098]
具体的，所述信号采集单元5包括安装于所述一体船1上的船用dp动力控制系统51、姿态仪52和管船连接监控装置53。所述dp动力控制系统51用于实时采集船外实时水流信息和一体船实时位置信息、船舶吃水和实时船速等，姿态仪52用于实时采集一体船横荡周期和一体船艏摇周期，所述管船连接监控装置53用于监控沉管8和管船连接机构6的连接状态。所述信号采集单元5除采用上述结构外，也可采用其他监测和信号采集装置实现信号采集，如可采用gps采集一体船实时位置信息等。
[0099]
具体的，所述出坞准备过程还包括采用管船连接监控装置53监测管船连接机构6的连接状态是否达到设计要求，若是，则拆除锚系装置，完成所述一体船1的出坞准备工作，若否，则主控制器4控制调整管船连接机构6与沉管8的连接状态，直至管船连接监控装置6监测到连接状态达到设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船1的出坞准备工作。
[0100]
具体的，所述管船连接机构6包括多个连接一体船1和沉管8的拉索61，所述管船连接监控装置53包括多个测试所述拉索61拉力的力敏传感器，所述力敏传感器与所述拉索61一一对应设置。所述出坞准备过程中，可通过所述力敏传感器监测各拉索61的拉力是否达到管船连接达标状态的设计值，来判断管船连接机构6的连接状态是否达到设计要求。
[0101]
具体的，该控制方法还包括数据收集步骤，所述数据收集过程包括：在出坞控制过程中，收集监测数据和纠偏记录数据以建立大数据库，进行大数据分析，以进一步优化拟合所述纠偏侧推功率控制步骤和所述纠偏侧推功率控制步骤的控制算法。
[0102]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。