[发明专利]无人船运动控制系统及运动控制方法

权利要求书

1.一种无人船运动控制系统，其特征在于：包括控制模块、动力模块、信息采集模块和通信模块；

控制模块包括中央控制器、航向控制器、舵角控制器、倒车控制器、航速控制器和油门控制器，中央控制器分别与航向控制器、倒车控制器和航速控制器连接，航向控制器与舵角控制器连接，航速控制器与油门控制器连接；

信息采集模块包括用于采集无人船航行数据的舵角传感器、航速传感器、航向传感器和微型陀螺仪以及用于探测障碍物的雷达探测器以及舵角补偿器，雷达探测器与中央控制器连接，航速传感器与航速控制器连接，微型陀螺仪、航向控制器、航速传感器和舵角补偿器的输出端分别与航向控制器连接，航向传感器、航速传感器和舵角传感器分别与航角补偿器的输入端连接，航角传感器与航角控制器连接；

动力模块包括发动机、舵泵装置、喷水推进器和倒车泵，倒车泵、发动机和舵泵装置分别与喷水推进器连接，舵角控制器与舵泵装置连接，倒车控制器与倒车泵连接，油门控制器与发动机连接。

2.如权利要求1所述的无人船运动控制系统，其特征在于：喷水推进器采用双喷泵结构并且安装于无人船尾部两侧，舵泵装置由液压舵泵和液压舵机组成，液压舵机能够驱动液压舵泵控制喷水推进器水平方向喷水分量，倒车泵能够通过驱动喷水推进器上的翻盖旋转控制垂直方向喷水分量。

3.如权利要求1所述的无人船运动控制系统，其特征在于：通信模块包括数字电台、GPS通讯系统和图传电台。

4.如权利要求1所述的无人船运动控制系统，其特征在于：中央控制器为可编程控制器。

5.一种无人船运动控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1.根据中央控制器给定的目标航向值和航向传感器监测的实测航向值获得航向偏差，并发送给航向控制器；

S2.把航速传感器监测的实时航速值、航向传感器监测的实测航向值和舵角传感器监测的舵角值上送给舵角补偿器，并由舵角补偿器计算出舵角补偿值；

S3.根据微型陀螺仪监测的无人船倾斜度及倾斜趋势，并配合实时航速值，获得允许的最大舵角值；

S4.航向控制器根据航向偏差、舵角补偿值和允许的最大舵角值给定目标舵角值；

S5.根据舵角传感器监测的舵角值和目标舵角值给定舵角偏差，并由舵角控制器控制舵泵装置实现无人船舵角调整；

S6.根据中央控制器给定的目标航速值和航速传感器监测的实时航速值获得航速偏差，并发送给航速控制器；

S7.航速控制器根据航速偏差给定油门控制量，并发送给油门控制器，进而驱动发动机工作改变喷水推进器的喷水量，控制无人船的船速。

6.如权利要求5所述的一种无人船运动控制方法，其特征在于：在给定目标航向值时，中央控制器采用全局路径规划和局部路径规划，雷达探测器探测到障碍物时，中央控制器采用避碰规划。