[发明专利]姿态自适应式水面双体无人平台

说明书

一种姿态自适应式水面双体无人平台，包括：双体船体以及设置于其内部的电机、复合推进机构和控制模块，复合推进机构的推进器设置于片体前端和后端，电机与复合推进机构相连，控制模块接收GPS和传感器输出的水体中的状态信息，即当前位置、横摇角和电量信息，通过接收水面操控指令，向复合推进机构发出控制命令，使装置实现原地回转和横向移动运动；控制模块读取GPS和传感器输出的当前横摇角和位置信息，通过定姿态闭环控制，向复合推进机构发出平动和转动指令，使装置实现稳定姿态。本发明能够实现原地回转和横向移动，可以应用在一般船舶无法通行的狭窄水域；稳定性提升，保证了本装置在深度、横摇和纵倾等船体运动中的定姿态能力，为设备的平稳运行提供良好条件。

技术领域

本发明涉及的是一种水面无人艇领域的技术，具体是一种姿态自适应式水面双体无人平台。

背景技术

无人艇是用于监测、检验和运输的水面无人平台。现有的无人艇在航行过程中容易受风浪影响，出现横摇、纵倾等船体运动，不利于设备运转和任务执行，阻碍了无人艇在环境监测以及自主运动等领域的推广应用。现有的无人艇动力定位系统通过GPS、惯性导航仪以及风速仪等进行无人船舶定位，通过PLC控制器进行控制，但这些技术一般只具备横向和纵向两个方向的推进器，无法使船舶进行横向移动或原地回转运动，当遭遇恶劣海况时，无法消除船舶在波浪中的运动，不利于无人艇设备的正常运作，不适用精确监测和军事用途。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种姿态自适应式水面双体无人平台，操纵性提升，可以实现原地回转和横向移动，可以应用在一般船舶无法通行的狭窄水域；稳定性提升，在一般动力定位的基础上，保证了本装置在深度、横摇和纵倾等船体运动中的定姿态能力，为设备的平稳运行提供良好条件。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种姿态自适应式水面双体无人平台，包括：双体船体以及设置于其内部的电机、复合推进机构和控制模块，其中：复合推进机构的推进器设置于片体前端和后端，电机与复合推进机构相连，控制模块接收GPS和传感器输出的水体中的状态信息，即当前位置、横摇角和电量信息，通过接收水面操控指令，向复合推进机构发出控制命令，使装置实现原地回转和横向移动运动；控制模块读取GPS和传感器输出的当前横摇角和位置信息，通过定姿态闭环控制，向复合推进机构发出平动和转动指令，使装置实现稳定姿态。

所述的电机优选设置于双体船两个片体中部。

所述的复合推进机构包括：四个导管螺旋桨和四个垂直推进器，其中：导管螺旋桨设置于双体船两个片体前后部，垂直推进器收藏于片体内部，导管螺旋桨和垂直推进器分别与电机相连，导管螺旋桨与控制模块相连并接收控制指令以从纵向布置状态转变为对角布置状态；垂直推进器与控制模块相连并接收控制指令以向水下延伸并启动垂直推进。

所述的定姿态闭环控制是指：其中：u(t)为算法产生的输入控制值，K_P、K_I和K_D分别为比例系数、积分系数、微分系数，E(t)为设备的横摇角误差；E(t)＝A_d-A_in(t)，A_d为设定的可接收横摇角，A_in(t)为双体船体在水体中当前横摇角。

所述的双体船体为高速穿浪双体船，包括：穿浪式片体、内倾型船首、压载物、压浪型干舷和分水舯，其中：片体间距为1.5～2B_WL，B_WL为穿浪式片体的水线的宽度。

所述的双体船体内设有压载物以使船体在水中能够自然保持正浮状态，该压载物设置于艏、艉舱内，优选为泡沫材质制成。

所述的定姿态闭环控制优选进一步包括返回模式，当控制模块检测到电量不足或失去控制信号时，执行返回命令，以使无人平台快速返回运动起点。