一种基于激光测距仪的气垫船进坞控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气垫船的运动控制领域，尤其设及一种基于激光测距仪的气垫船进巧 控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 气垫船的操纵性极差，由于静压力的支撑，悬浮在水面（地面），航行状态受外界 环境影响极大，很容易发生侧滑和高速回转，稳定性极差。经过几十年的发展气垫船由最早 的人工操纵到现在的自动驾控，提高了气垫船的操控水平、降低操纵难度、减轻驾驶人员的 工作强度、提高了气垫船航行的安全性。
[0003] 随着气垫艇突出地位不断加强，气垫艇的保养维修也越来越受到重视，气垫艇进 巧就是一项必不可少的步骤。保证气垫艇快速安全进巧，可W提高气垫艇的经济效益。
[0004] 美、俄、英等国家相继开发研制了气垫船综合驾控系统。美国的LCAC等气垫船均 装备了具有协调控制方式的自动驾控系统。俄罗斯在气垫船控制系统方面有丰富的理论及 实际经验，20世纪90年代开发出了 "黄橄揽石-32M"型气垫船协调运动控制系统，该型气 垫船协调运动控制系统已经装备在"欧洲野牛号"大型气垫登陆艇上。但W上系统均没有 提到气垫船的进巧控制，也没有见到相关的公开文献。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种能够减少时间和燃料损耗的，基于激光测距仪的气垫船 进巧控制系统。本发明的目的还包括提供一种能够提高操控水平和航行稳定性的，基于激 光测距仪的气垫船进巧控制方法。
[0006] 一种基于激光测距仪的气垫船进巧控制系统，包括罗经、激光测距仪、比较器、控 制器、空气舱和侧风口；
[0007] 罗经采集气垫船当前时刻的航向角传送给比较器；
[0008] 激光测距仪采集气垫船当前时刻的左右距离传送给比较器；
[0009]比较器将接收的航向角与指令航向角进行比较得到航向偏差，将接收的左右距离 进行比较得到位置偏差，将航向偏差和位置偏差传送给控制器；
[0010] 控制器包括航向控制器和位置横移控制器，航向控制器根据接收的航向偏差输出 舱角指令传送给空气舱，调节空气舱舱角，位置横移控制器根据接收的位置偏差输出侧风 口开闭指令传送给侧风口，控制侧风口的开闭。
[0011] 一种基于激光测距仪的气垫船进巧控制方法，包括W下步骤，
[0012] 步骤一：罗经采集气垫船当前时刻的航向角，激光测距仪采集气垫船当前时刻的 左右距离；
[0013]步骤二：比较器将当前时刻的航向角与指令航向角进行比较得到航向偏差，接收 的左右距离进行比较得到位置偏差；
[0014] 步骤立：航向控制器接收航向偏差，采用神经网络滑膜控制方法，输出舱角指令； 位置横移控制器接收位置偏差，采用逻辑判断方法，得到侧风口开闭指令；
[0015] 步骤四：空气舱根据接收的舱角指令改变舱角，改变气垫船所受力矩，实现航向控 审IJ，侧风口根据接收的开闭指令进行开闭操作，实现气垫船的横向移动。
[0016] 本发明一种基于激光测距仪的气垫船进巧控制方法，还可W包括：
[0017] 1、神经网络滑膜控制方法中控制律为：
阳019] 其中，Gi为航向偏差，e2为航向偏差的变化率，a，0，丫〉〇为常数，p、q为正奇数， 且满足Kp/q<2, = ?为神经网络输出值，Ig为控制律的切换增益，n〉〇为参数，f(X)为 气垫船所受部分执行机构的力。
[0020] 2、逻辑判断方法为：当位置偏差为正值开启右侧侧风n，当位置偏差为负值开启 左侧侧风口。
[0021] 有益效果：
[0022] 气垫船进巧是一项高难度的任务，在本控制方法的辅助下可W更快速准确的完成 任务，减少时间和燃料的损耗，减轻驾驶员的精神压力，增强气垫船的可操纵性，不但能达 到良好的控制效果，充分利用气垫船的操纵装置，提高气垫船的航行安全性。
【附图说明】
[0023] 图1气垫船进巧控制方法原理框图；
[0024] 图2气垫船进巧控制方法程序流程图；
[00巧]图3气垫船进巧控制方法控制器原理框图；
[0026] 图4气垫船进巧控制方法航向控制器原理框图；
[0027] 图5气垫船进巧控制方法横移控制原理框图；
[0028] 图6气垫船进巧控制方法航向控制仿真图；
[0029] 图7气垫船的激光测距仪测量左右距离示意图；图7(a)气垫船位于中屯、线上时左 右距离示意图，图7(b)气垫船平行位于中屯、线一侧时左右距离示意图，图7(c)气垫船腊向 偏离中屯、线时左右距离示意图。
[0030] 图8本发明RBF神经网结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0032] 本发明提出了一种基于激光测距仪的气垫船进巧控制方法，目的在于实现气垫船 进巧控制，能够减轻驾驶人员的工作强度和精神负担，提高操控水平和航行稳定性。
[0033] 本发明所提出的气垫船进巧控制方法的原理如图1所示，过程如下：
[0034] 1.数据采集，根据罗经和激光测距仪计算出当前时刻的航向角和横向位置状态；
[0035] 2.比较器，把数据采集模块得到航向与指令航向进行比较得到航向偏差，将激光 测距仪得到的di，d2进行比较得到位置偏差；
[0036] 3.控制器，根据航向偏差计算得到控制舱角指令，发送给空气舱系统，根据位置偏 差得到侧风口控制信息，发送给开关控制装置，如图3所示。 阳037] 4.空气舱舱角改变，使得气垫船所受力矩改变，从而达到航向控制，侧风口使气垫 船得到横向的力使气垫船完成横移运动。
[0038] 本发明公开了一种基于激光测距仪的气垫船进巧控制方法，是一种由激光测距仪 和罗经数据采集、比较器和控制器组成的气垫船的进巧控制方法。激光测距仪给出当前气 垫船进巧左右的位置距离信息，罗经给出气垫艇的实际航向角。比较器进行当前航向和指 令航向的比较得到航向偏差并且得到左右距离的位置偏差，判断出气垫船当前的位置状 态。控制器根据位置状态输出控制指令给空气舱和侧风口，调整当前航向和左右距离，使气 垫船沿中屯、线完成进巧任务。本发明通过自动调节空气舱可实现气垫船航向的控制，通过 调节侧风口可W实现气垫船的横向移动控制，不但能改善气垫船的机动性，还可W提高气 垫船的操控水平、降低操纵人员的工作强度和精神负担，降低了气垫船进巧任务的难度起 到了较好的控制效果。
[0039] 气垫船进巧控制方法，主要包括数据采集、比较器和控制器。数据采集实现当前位 置和航向信息的采集，比较器进行航向比较和左右位置比较得到航向偏差和位置偏差，控 制器解算控制指令。下面对本发明做几点说明。