一种船舶自动驾驶方法及系统与流程

本发明涉及船舶自动驾驶，具体涉及一种船舶自动驾驶方法及系统。

背景技术：

1、现在船舶自动驾驶控制技术主要使用传统的比例-微分-积分(pid)控制，需人工根据船舶的载重、吃水、航速及风速等因素来调整参数，具有结构简单、参数易于调整等特点。但pid控制对船舶状态和海况的变化无法自动适应，需经常人为修改其参数以适应当前船况和海况，对使用者要求较高；若不即时调整，则会导致其较差的操控性能，常表现为操舵幅度过大、操舵频繁，加速舵机的老化，且转向频繁，给船员不好的体验，严重情况下甚至产生危险。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种船舶自动驾驶方法及系统。

2、为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种船舶自动驾驶方法，包括：

3、设定船舶的目标航向，并采集船舶的当前真实航向，然后计算所述目标航向与当前真实航向的差值；

4、计算所述目标航向与当前真实航向的差值与偏航因子ke的乘积，并将目标航向与当前真实航向的差值进行微分处理获得微分结果，然后计算微分结果与微分因子kd的乘积；

5、将预设的模糊规则将差值与偏航因子ke的乘积、微分结果与微分因子kd的乘积分别划分为一个模糊值，并根据两个模糊值生成输出项output；

6、计算所述输出项output与比例因子kp的乘积，并将所述输出项output进行积分处理获得积分结果，然后计算积分结果与积分因子ki的乘积；

7、计算目标舵角rudder=output(t)*kp+(output(t)+output(t-1)+output(t-2)…output(0))*ki，其中，t表示当前时刻，并控制船舶的舵机根据所述目标舵角工作。

8、进一步的，所述模糊值包括负最大值、负中值、负最小值、零、正最小值、正中值、正最大值。

9、进一步的，所述负最大值为-6，所述负中值为-4，所述负最小值为-2，所述正最小值为2，所述正中值为4，所述正最大值为6。

10、进一步的，所述模糊值的划分方式如下：

11、

12、其中，为划分出的模糊值，为差值与ke的乘积或微分结果与kd的乘积。

13、进一步的，所述偏航因子ke取值为0.2，所述微分因子kd取值为2，所述比例因子kp取值为5，所述积分因子取值为0.25。

14、在第二方面，本发明提供了一种船舶自动驾驶系统，包括：

15、设定模块，用以设定船舶的目标航向；

16、采集模块，用以采集船舶的当前真实航向；

17、第一计算模块，用以计算所述目标航向与当前真实航向的差值，计算所述目标航向与当前真实航向的差值与偏航因子ke的乘积，并将目标航向与当前真实航向的差值进行微分处理获得微分结果，然后计算微分结果与微分因子kd的乘积；

18、模糊控制器，用以将预设的模糊规则将差值与偏航因子ke的乘积、微分结果与微分因子kd的乘积分别划分为一个模糊值，并根据两个模糊值生成输出项output；

19、第二计算模块，用以计算所述输出项output与比例因子kp的乘积，并将所述输出项output进行积分处理获得积分结果，然后计算积分结果与积分因子ki的乘积；并计算目标舵角rudder=output(t)*kp+(output(t)+output(t-1)+output(t-2)…output(0))*ki，其中，t表示当前时刻；

20、舵机控制模块，用以控制船舶的舵机根据所述目标舵角工作。

21、进一步的，所述模糊值包括负最大值、负中值、负最小值、零、正最小值、正中值、正最大值。

22、进一步的，所述负最大值为-6，所述负中值为-4，所述负最小值为-2，所述正最小值为2，所述正中值为4，所述正最大值为6。

23、进一步的，所述模糊值的划分方式如下：

24、

25、其中，为划分出的模糊值，为差值与ke的乘积或微分结果与kd的乘积。

26、进一步的，所述偏航因子ke取值为0.2，所述微分因子kd取值为2，所述比例因子kp取值为5，所述积分因子ki取值为0.25。

27、有益效果：本发明通过采用模糊控制算法，将输入的参数模糊化，并根据专业人员的驾驶经验，设计了相应的控制规则，建立了控制的输入和输出的变化关系，即可根据设定的控制规则转换为自动控制策略，使得船舶自动驾驶控制算法得以适应更多的船舶类型和海况，极大得提高了普适性和稳定性。

1.一种船舶自动驾驶方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种船舶自动驾驶方法，其特征在于，所述模糊值包括负最大值、负中值、负最小值、零、正最小值、正中值、正最大值。

3.根据权利要求2所述的一种船舶自动驾驶方法，其特征在于，所述负最大值为-6，所述负中值为-4，所述负最小值为-2，所述正最小值为2，所述正中值为4，所述正最大值为6。

4.根据权利要求3所述的一种船舶自动驾驶方法，其特征在于，所述模糊值的划分方式如下：

5.根据权利要求1所述的一种船舶自动驾驶方法，其特征在于，所述偏航因子ke取值为0.2，所述微分因子kd取值为2，所述比例因子kp取值为5，所述积分因子取值为0.25。

6.一种船舶自动驾驶系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的一种船舶自动驾驶系统，其特征在于，所述模糊值包括负最大值、负中值、负最小值、零、正最小值、正中值、正最大值。

8.根据权利要求7所述的一种船舶自动驾驶系统，其特征在于，所述负最大值为-6，所述负中值为-4，所述负最小值为-2，所述正最小值为2，所述正中值为4，所述正最大值为6。

9.根据权利要求8所述的一种船舶自动驾驶系统，其特征在于，所述模糊值的划分方式如下：

10.根据权利要求6所述的一种船舶自动驾驶系统，其特征在于，所述偏航因子ke取值为0.2，所述微分因子kd取值为2，所述比例因子kp取值为5，所述积分因子ki取值为0.25。