船舶运动控制综

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1、船舶运动控制综述摘要：船舶运动控制式一个重要的研究领域，其最终目的是提高船舶自动化、智能化水平,保证航行的安全性、经济性和舒适性。随着现代物流业的迅速发展，航运自动化水平的不断提高，对海上航运业提出了更高的要求，各种新的控制算法不断应用于船舶控制以提高营运的经济效益。船舶运动己经从手动发展到占动，从单个系统的H动化发展到综合曰动化，从简单的控制装置发展成让算机化、网络化的体系结构；船舶运动控制已经成为一门独立的学科。船舶是一种冇效的、经济的运输工具，但是还是运输充满危险(人为因素和自然因素)，因此，如何科学地操纵和控制船，准时、安全地到

2、达口的地非常重要。关键词：船舶自动化运动控制正文：十八世纪产业革命带來了今犬意义上的轮船，钢制船壳可以承载成千上万吨的货物，螺旋推进器于140年前投入使用，由动力驱动的操舵装置于120年前建成，110年前发明的柴油机取代了蒸汽机，1920年开始使用的陀螺罗经来进行船舶导航，1940年的流体力学的发展，统-•解释了船体，浆，舵产生流体动力的机理，为建立船舶运动数学模型奠定了理论基础。船舶运输控制系统是对船舶运输过程的有关信息进行传输、接收、存取、变换和反馈,并不断对过程进行调整和优化的控制管理一体化系统，涉及航海、通信、计算机、机电、ti

3、动控制、运输管理、船货代理、码头港务、商贸、金融及保险等专业技术。船队控制系统主要由企业管理业务网和船岸通信网组成。单船控制系统是一个船舶自动化局域网，并通过全球海上遇险与安全系统GMDSS(GlobeMaritimeDistressandSafetySystem),以单船作为一个节点，进入船岸通信网，实现船岸一体化管理。船舶自动化系统是构成船舶运输控制系统的基础，主要包括无人值班机舱、集成驾驶系统、货运监控系统和船舶管理信息系统等。1.无人值班机舱。包括主机遥控、机舱监控、柴油机工况监控、电站自动化、辅机调控及锅炉调节等。2.集成驾驶

4、系统。包括定位导航、电子海图、雷达标绘、自适应操舵及驾驶辅助决策等。3.货运监控系统。包括液货装卸监控、冷藏船温度临控、船舶配载控制、船舶侧推控制、静电防护、火灾探测报警消防及甲板机械控制等。4.船舶管理信息系统。包括动力监管、备件盘存、故障诊断及信息黑匣子等。船舶运动控制町以认为是一种分层递阶式的人机控制系统，系统从上到下可分为任务规划、协调调度、控制策略、控制执行4层结构，通过信息反馈形成多个闭环，操作者用过人机界面可以监控或参与各层的行为。船舶控制策略是船舶运动控制科学的主要研究对象。从二十世纪二十年代到七十年代口动舵的PID算法

5、延续了五十年；70-80年代岀现自适应控制并在自动舵商品化方血获得成功,产生了明显的经济效益；90年代开始控制论的全面繁荣为船舶运动控制系统设计提供了诸多控制算法，为船舶运动科学的进一步发展注入活力。船舶通信与导航系统一般船舶在海r.所使用的通信方法计有:旗号通信、灯号通信、声号通信、手旗或手臂通信、扬声器通信、无线电话通信、无线电传电报通信、国际移动卫星通讯、卫星手机通讯、电子邮件通讯、网际网路通讯等。导航部分包括：1、自主导航自主导航系统适于上述五种航路的任何一种，它基本上是-•种单纯的导航系统，其主要特征是仅向用户捉供位置、航速、

6、航向和时间信息，也可包括海图航迹显示,不需通信系统。适应于任何海而、湖面和内河上航行的船舶，从人型远洋货伦到私人游艇。2、港口管理和进港引导这种系统主要用在港口/码头的船舶调度管理、进港船舶引导，以确保港口/码头航行的安全和秩序。该系统需要双向数据/话音通信，以便于领航员引导船舶；港区情境/海图显示，以表明停泊的船舶和可利川的进港航线，避免冲撞。这种系统对导航系统的精度要求高，要采用差分GPS和具他增强技术。3、航路交通管理系统这类系统与2类似，但主要用于近海和内陆河航路上的船舶导航和管理，通常需要卫星通讯系统支持，如INMARSAT等

7、。4、跟踪监视系统这类系统主要用于海上巡逻艇、缉私艇及各种游艇，特别是私人游艇以防盗。根据具体的使用対象，有些系统需要给岀导航参量和双向数据/话音通讯，如缉私艇。而有时则不需要给出导航参量，如川于私人游艇防盗，仅需耍单向数据通讯，一旦发生被盗，游艇上的导航系统不断把自己的位置和航向送到有关屮心，以便于跟踪。5、紧急救援系统系统也包括两栖飞机，直升机和陆地车辆。它适应于所冇五类航路,用于搜寻和救援各种海血、湖面、内河上的遇险、遇难船舶和人员。这类系统需要双向数据/话音通信，要求响应时间快、定位精度高。6、GPS/声纳组合用于水下机器人导航

8、该类组合系统可用于水F管道铺设和维修（需要视觉系统），水文测量以及其它海下作业，如用于港口/码头水下勘测，以便于进场航道阻塞物清除，保证航道畅通，也可用于远洋捕捞，渔船作业引导等。船舶遇到控制的研究内容还包