CN102393624A - 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统 - Google Patents

基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102393624A
CN102393624A CN2011101099928A CN201110109992A CN102393624A CN 102393624 A CN102393624 A CN 102393624A CN 2011101099928 A CN2011101099928 A CN 2011101099928A CN 201110109992 A CN201110109992 A CN 201110109992A CN 102393624 A CN102393624 A CN 102393624A
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
thrust
control module
fieldbus
dredging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101099928A
Other languages
English (en)
Inventor
姜建国
张宇华
乔树通
杨兴武
蒋燕君
郜登科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN2011101099928A priority Critical patent/CN102393624A/zh
Publication of CN102393624A publication Critical patent/CN102393624A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

一种船舶控制技术领域的基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，包括：具有备用控制单元的主控模块、现场总线、传感测定系统以及设置于挖泥船的底部的推力执行机构，主控模块分别经现场总线与传感测定系统连接并实时获取挖泥船的位置信息、艏向信息、风力风向信息和船舶姿态信息、挖泥作用力，主控模块通过现场总线传输给推力执行机构输出传感器信息及船舶的给定指令以及对应每个推力执行机构需要产生的力和力矩，推力执行机构执行计算机指令产生推力和力矩。

Description

基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统
技术领域
本发明涉及的是一种船舶控制技术领域的装置，具体是一种基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统。
背景技术
由于挖泥船在实施疏浚过程中，为了实现对疏浚港口或河道的连续作业，在疏浚施工过程中要对挖泥船挖泥机构的挖泥位置进行定位，从而要求对挖泥船进行定位控制或循迹控制。定位要求利于挖泥船进行连续作业，同时尽量少地占用被疏浚港口或河道的空间，减少对港口或码头的正常运行的影响。
传统挖泥船的定位控制一般采用锚绞车定位、斜桩定位和定位桩台车定位等方式，存在定位设备占用河道空间、移动不灵活、连续作业困难等问题，影响作业效率。动力定位方法为实现挖泥船的位置控制以及循迹航行提供了一种较好的解决方案。本发明即是针对挖泥船的一种动力定位系统。
经过对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号：CN1710499A，专利名称：基于模糊自适应算法的船舶动力定位控制系统，它包括：计算机、电位放大器、数字/模拟转换器、模拟/数字转换器、测位系统、滤波器、执行机构、学习器、优化决策器等。该系统构造了船舶动力定位控制系统的一般结构，但该现有技术对于控制系统的可靠性没有涉及。一旦部分数据传输电路出现故障，或者主控模块发生故障，则会造成整个控制系统的瘫痪，可靠性不能保证。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，由于采用现场总线的环网结构，当信号网络出现某处中断，并不会对网络的信号传输造成影响，而采用两个计算机的冗余结构，则当主控模块出现故障时，备用控制单元能够自动切入，从而保证系统正常连续运行，也不会因为主控模块的故障造成运行数据的丢失。实现船舶动力定位的可靠性要求。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：具有备用控制单元的主控模块、现场总线、传感测定系统以及设置于挖泥船的底部的推力执行机构，其中：主控模块分别经现场总线与传感测定系统连接并实时获取挖泥船的位置信息、艏向信息、风力风向信息和船舶姿态信息、挖泥作用力，主控模块通过现场总线传输给推力执行机构输出传感器信息及船舶的给定指令以及对应每个推力执行机构需要产生的力和力矩，推力执行机构执行计算机指令产生推力和力矩。
所述的传感测定系统由测位系统、姿态仪、风力风向仪和力传感器组成。
所述的推力执行机构为全回转推进器。
所述的测位系统为DGPS。
所述的姿态仪用来检测船舶的姿态信息，用以修正船舶位置信息。
所述的风力风向仪用来测量船舶所受环境风的干扰大小和方向，用来前馈补偿环境风的干扰。
所述力传感器安装于挖泥机构上，用来测量挖泥机构的作用力，并用来前馈补偿挖泥作用力。
所述的现场总线是由工业以太网构成的环网结构。
本发明的工作过程如下：全球卫星定位系统、姿态仪、电罗经获取船舶的位置、姿态和艏向信息通过总线网络传输给计算机；同时计算机通过总线网络获取挖泥作用力、环境风作用力等信息。这些采集来的信息通过现场总线网络传输到主控模块，主控模块通过滤波程序分离出船舶位置信息中能反映船舶真实位置的低频成份，控制算法程序依据所得位置信息和给定位置以及反馈回来的外作用力(环境作用力、挖泥作用力)信息，计算出船舶定位需要的推力与力矩，推力分配程序以功率消耗最小化为原则计算出每个执行机构应该提供的推力，计算机通过总线网络把各执行机构应提供的推力信息传输给每个执行机构，执行机构依据指令输出相应推力，把挖泥船移到指定位置或保持在给定位置。
本发明的控制系统由于采用了有环形现场总线结构，当总线某处损坏，并不影响整个网络的数据通信；双计算机的冗余机构当主控模块发生故障时，备用控制单元自动切换到工作状态并替代主控模块工作，保证控制系统连续可靠运行。
由工业以太网总线能兼容现有总线的特点，对于装有总线结构的控制系统来说，加装本系统不用更改原有设备；而对于新安装系统，有利于将来的系统扩展。
本系统能较好地前馈抵消环境风力以及挖泥作用力，增强控制系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：具有备用控制单元2的主控模块1、现场总线3、传感测定系统4以及设置于挖泥船的底部的推力执行机构5，其中：主控模块1分别经现场总线3与传感测定系统4连接并实时获取挖泥船的位置信息、艏向信息、风力风向信息和船舶姿态信息、挖泥作用力，主控模块1通过现场总线3传输给推力执行机构5输出传感器信息及船舶的给定指令以及对应每个推力执行机构5需要产生的力和力矩，推力执行机构5执行计算机指令产生推力和力矩。
所述的现场总线3是由工业以太网构成的环网结构。
所述的推力执行机构5为全回转推进器。
所述的传感测定系统4由测位系统6、姿态仪7、风力风向仪8和力传感器9组成。
所述的测位系统6为DGPS。
所述的姿态仪7用来检测船舶的姿态信息，用以修正船舶位置信息。
所述的风力风向仪8用来测量船舶所受环境风的干扰大小和方向，用来前馈补偿环境风的干扰。
所述力传感器9安装于挖泥机构上，用来测量挖泥机构的作用力，并用来前馈补偿挖泥作用力。
当现场总线3某处出现损坏时，由于采用环形结构，能够保证总线3上的设备与计算机和计算机的连接不会出现中断；备用控制单元2的作用是当主控模块1出现故障时能够自动投入运行并替代主控模块1的工作，从而保证在主控模块1故障的情况下保证控制系统的连续正常工作。

Claims (4)

1.一种基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，其特征在于，包括：具有备用控制单元的主控模块、现场总线、传感测定系统以及设置于挖泥船的底部的推力执行机构，其中：主控模块分别经现场总线与传感测定系统连接并实时获取挖泥船的位置信息、艏向信息、风力风向信息和船舶姿态信息、挖泥作用力，主控模块通过现场总线传输给推力执行机构输出传感器信息及船舶的给定指令以及对应每个推力执行机构需要产生的力和力矩，推力执行机构执行计算机指令产生推力和力矩。
2.根据权利要求1所述的基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，其特征是，所述的传感测定系统由测位系统、姿态仪、风力风向仪和力传感器组成，其中：所述的测位系统为DGPS；所述的姿态仪用来检测船舶的姿态信息，用以修正船舶位置信息；所述的风力风向仪用来测量船舶所受环境风的干扰大小和方向，用来前馈补偿环境风的干扰；所述力传感器安装于挖泥机构上，用来测量挖泥机构的作用力，并用来前馈补偿挖泥作用力。
3.根据权利要求1所述的基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，其特征是，所述的推力执行机构为全回转推进器。
4.根据权利要求1所述的基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统，其特征是，所述的现场总线是由工业以太网构成的环网结构。
CN2011101099928A 2011-04-29 2011-04-29 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统 Pending CN102393624A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101099928A CN102393624A (zh) 2011-04-29 2011-04-29 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101099928A CN102393624A (zh) 2011-04-29 2011-04-29 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102393624A true CN102393624A (zh) 2012-03-28

Family

ID=45860964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101099928A Pending CN102393624A (zh) 2011-04-29 2011-04-29 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102393624A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102929157A (zh) * 2012-11-15 2013-02-13 哈尔滨工程大学 一种三冗余的船舶动力定位控制计算机系统
CN103092077A (zh) * 2013-01-06 2013-05-08 中国海洋石油总公司 动力定位系统的推力分配方法
CN103507938A (zh) * 2013-09-12 2014-01-15 南通明德重工有限公司 平台供应船的动力定位系统
CN104290896A (zh) * 2014-06-25 2015-01-21 大连中远船务工程有限公司 钻井船三级动力定位螺旋桨布置系统
CN105676841A (zh) * 2016-03-04 2016-06-15 武汉理工大学 Dp-3级动力定位系统及其保障定位作业的方法
CN107976983A (zh) * 2018-01-05 2018-05-01 江龙船艇科技股份有限公司 新型内河船舶综合控制系统
CN109976358A (zh) * 2019-05-08 2019-07-05 佛山职业技术学院 一种基于光伏自动巡航海上救生艇的工作系统
CN111483569A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 上海交通大学 基于环境力前馈的浮托安装模型试验控制方法及系统
CN111483568A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 上海交通大学 基于风流前馈的动力定位模型试验控制方法及系统
CN113093609A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 西辞工业技术(上海)有限公司 一种用于行动物体驱动控制的高可靠性冗余控制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047516A1 (en) * 1996-06-11 1997-12-18 Den Norske Stats Oljeselskap A/S Method and system for anchoring and positioning of a floating vessel, and a vessel including such a system
JPH11286957A (ja) * 1998-04-03 1999-10-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 浚渫船のｒａｎｃ自動制御方法
US6848382B1 (en) * 2002-12-23 2005-02-01 Joannes Raymond Mari Bekker Portable dynamic positioning system with self-contained electric thrusters
CN2748514Y (zh) * 2004-08-27 2005-12-28 天津航道勘察设计研究院 绞吸挖泥船挖深自动控制装置
CN100999902A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 镇江市海达科技有限公司 耙吸挖泥船网络集成监控系统
CN101033003A (zh) * 2006-03-10 2007-09-12 中国船舶重工集团公司第701研究所 一种船舶动力定位方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047516A1 (en) * 1996-06-11 1997-12-18 Den Norske Stats Oljeselskap A/S Method and system for anchoring and positioning of a floating vessel, and a vessel including such a system
JPH11286957A (ja) * 1998-04-03 1999-10-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 浚渫船のｒａｎｃ自動制御方法
US6848382B1 (en) * 2002-12-23 2005-02-01 Joannes Raymond Mari Bekker Portable dynamic positioning system with self-contained electric thrusters
CN2748514Y (zh) * 2004-08-27 2005-12-28 天津航道勘察设计研究院 绞吸挖泥船挖深自动控制装置
CN101033003A (zh) * 2006-03-10 2007-09-12 中国船舶重工集团公司第701研究所 一种船舶动力定位方法
CN100999902A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 镇江市海达科技有限公司 耙吸挖泥船网络集成监控系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
俞孟蕻等: "耙吸式挖泥船综合数据显示系统", 《华东船舶工业学院学报（自然科学版）》 *
俞孟蕻等: "耙吸挖泥船集成平台管理系统的研究", 《船舶工程》 *
陈国平等: "挖泥船作业综合监控系统的研究与开发", 《船舶工程》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102929157A (zh) * 2012-11-15 2013-02-13 哈尔滨工程大学 一种三冗余的船舶动力定位控制计算机系统
CN102929157B (zh) * 2012-11-15 2015-10-21 哈尔滨工程大学 一种三冗余的船舶动力定位控制计算机系统
CN103092077A (zh) * 2013-01-06 2013-05-08 中国海洋石油总公司 动力定位系统的推力分配方法
CN103092077B (zh) * 2013-01-06 2016-03-09 中国海洋石油总公司 动力定位系统的推力分配方法
CN103507938A (zh) * 2013-09-12 2014-01-15 南通明德重工有限公司 平台供应船的动力定位系统
CN104290896A (zh) * 2014-06-25 2015-01-21 大连中远船务工程有限公司 钻井船三级动力定位螺旋桨布置系统
CN105676841A (zh) * 2016-03-04 2016-06-15 武汉理工大学 Dp-3级动力定位系统及其保障定位作业的方法
CN107976983A (zh) * 2018-01-05 2018-05-01 江龙船艇科技股份有限公司 新型内河船舶综合控制系统
CN109976358A (zh) * 2019-05-08 2019-07-05 佛山职业技术学院 一种基于光伏自动巡航海上救生艇的工作系统
CN111483569A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 上海交通大学 基于环境力前馈的浮托安装模型试验控制方法及系统
CN111483568A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 上海交通大学 基于风流前馈的动力定位模型试验控制方法及系统
CN113093609A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 西辞工业技术(上海)有限公司 一种用于行动物体驱动控制的高可靠性冗余控制装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102393624A (zh) 基于环网冗余结构的挖泥船动力定位控制系统
US9798326B2 (en) Vessel positioning system
CN108897322B (zh) 无人船自主航行航迹跟踪控制器测试仿真平台及工作方法
US8326472B2 (en) Automatic vessel position holding control method and controller
EA029408B1 (ru) Автономный парусник для океанографического текущего контроля
CN103507938A (zh) 平台供应船的动力定位系统
CN103399576A (zh) 打捞救助船动力定位控制系统及定位控制方法和救助船测距跟踪方法
CN111398905B (zh) 一种基于多声学信标引导的auv水下回收对接系统
CN110196439A (zh) 一种基于北斗差分信号的动力定位系统
CN203186548U (zh) 自升式重型安装船
CN110641624A (zh) 一种自主航行风浪流监测浮标
Skjetne et al. A survey on modeling and control of thruster-assisted position mooring systems
CN202486622U (zh) 一种船舶定位系统
CN101033003A (zh) 一种船舶动力定位方法
JP4709975B2 (ja) 自動船位保持制御方法及び自動船位保持制御装置
Cruz et al. A versatile acoustic beacon for navigation and remote tracking of multiple underwater vehicles
CN107102297B (zh) 一种无线海洋声场监听定位装置
CN107554721A (zh) 一种船舶动力定位方法
CN103303434A (zh) 一种耙吸挖泥船动态定位与动态跟踪模型试验系统
CN107585280A (zh) 一种适应于垂直振荡水流的rov快速动态定位系统
JP2019043289A (ja) 航走制御装置及び航走制御方法
Kim et al. Application of a Dynamic Positioning System to a Maritime Autonomous Surface Ship (MASS)
CN105676841A (zh) Dp-3级动力定位系统及其保障定位作业的方法
CN110244707A (zh) 一种智能船舶动力定位作业系统
WO1997035761A1 (fr) Systeme de retenue automatique par point fixe d'un navire

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120328