[发明专利]船舶动力减摇装置及减摇控制方法

权利要求书

1.一种船舶动力减摇装置，其特征在于，包括船舶姿态数据采集与处理单元、推进器推力反馈与处理单元以及推力分配控制单元，通过船舶姿态数据采集与处理单元采集船舶姿态数据，通过推进器推力反馈与处理单元采集推进器推力反馈数据，船舶姿态数据以及推进器推力反馈数据送推力分配控制单元，推力分配控制单元进行推力分配输出，实时控制船舶侧向推进器、主推进器和舵桨，产生综合矢量力部分抵消波浪的影响。

2.一种船舶动力减摇控制方法，其特征在于，首先对推进系统进行建模，在推进系统模型基础上，以功率消耗惩罚项和分配误差惩罚项和最小为目标函数建立二次规划形式的推力分配数学模型；对推力分配数学模型，采用起作用集法求解，在每次迭代过程中将已知的可行解视为起点，然后在不考虑其余约束条件的同时将该点的起作用约束视为等式约束，解出目标函数的最小值，得出新的可行解输出用于实时控制方案。

3.根据权利要求2所述船舶动力减摇控制方法，其特征在于，所述推进系统模型为推力分配控制单元生成的船舶所需横荡、纵荡方向的推力F_X、F_Y及转艏所需的力矩N_T：

F_X＝F_tcosβ-F_左totalcosαcosβ+F_右totalcosαcosβ，

F_Y＝F_左totalsinα+F_右totalsinα，

式中，以船重心为坐标原点，侧推位置为(0，l_侧y)，左主推位置为(l_左x，l_左y)，右主推位置为(l_右x，l_右y)；β为姿态传感器检测到的左/右倾角度；α为方向角；F_t为侧推输出推力，F_左total为左侧主推进器输出推力，F_右total为右侧主推进器输出推力。

4.根据权利要求3所述船舶动力减摇控制方法，其特征在于，所述推力分配数

学模型为：约束条件为：

(左倾时)，

(右倾时)，

其中

式中，J表示目标函数，T∈R^r为推进器输出推力，s∈R^r为松弛变量，B为推进器矢量布置矩阵，I为单位阵，τ_c为三自由度所需的推力矩，为推力解中的最大推力，目标函数的第一项为功率消耗惩罚项，其中T_-1为上一时刻的推力解，ε^T＞0为非常小的正数，T_-1＝0避免时的奇异问题，W_T＞0为权值矩阵；第二项为分配误差惩罚项，其中对角阵Q＞＞W_T为权值矩阵。