CN110753894A - 控制船舶 - Google Patents
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Abstract
控制船舶：获取(302)与船舶有关的运动数据(300)；获取(317)与从船舶向周围的水施加力的一个或更多个设备(102)有关的操作状态(112)；基于运动数据(300)来检测(312)影响船舶的一个或更多个自由度中的干扰(140)；以及确定(326)用于施加力的一个或更多个设备(102)的控制数据(114)以衰减检测到的干扰(140)。
Description
技术领域
本发明涉及计算机实现的用于控制船舶的方法、用于从船舶向周围的水施加力的一个或更多个设备的控制器、包括该控制器的计算机程序代码的计算机可读介质以及包括该控制器的船舶。
背景技术
干扰(例如，由于波浪引起的周期性干扰)严重影响了船舶的性能和燃料消耗。各种专利，例如US 1731236、US 1774825、US 9145191和EP 2563650涉及解决该问题。
随着可持续发展变得更加重要，期望船舶的开发和操作的进一步完善。
发明内容
本发明寻求提供一种用于船舶的改进的控制。
根据本发明的一方面，提供了一种如权利要求1所述的计算机实现的用于控制船舶的方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种如权利要求16所述的用于一个或更多个设备的控制器，该一个或更多个设备从船舶向周围的水施加力。
根据本发明的另一方面，提供了一种如权利要求17所述的计算机可读介质，该计算机可读介质包括用于控制器的计算机程序代码。
根据本发明的另一方面，提供了一种如权利要求18所述的包括控制器的船舶。
附图说明
下面参考附图仅以示例的方式，描述本发明的示例实施方式，在附图中，
图1示出了船舶的示例实施方式；
图2示出了船舶的运动；
图3是示出了用于控制船舶的方法的示例实施方式的信号序列图；以及
图4、图5和图6示出了从船舶向周围的水施加力的设备的示例实施方式。
具体实施方式
以下实施方式仅是示例。尽管说明书可能在若干位置引用“一个”实施方式，但这并不一定意味着每个这样的引用都针对相同的实施方式，或者特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征也可以组合以提供其他实施方式。此外，词语“包括”和“包含”应当被理解为不将所描述的实施方式限制为仅由已经提到的那些特征组成，并且这样的实施方式还可以包含未特别提及的特征/结构。
首先让我们研究图1，其示出了船舶100的示例实施方式。
船舶100包括从船舶100向周围的水150施加力的一个或更多个设备102，以及为施加力的一个或更多个设备102供电的一个或更多个电力源104。
图4、图5和图6示出了从船舶100向周围的水150施加力的设备102的示例实施方式。
在图4中，船舶100包括经由变频器400、410与一个或更多个电力源104耦接的两个电动机402、412。每个电动机402、412驱动螺旋桨404、414。此外，螺旋桨404、414与舵406、416相互作用。船舶100还可以包括船尾推进器408和/或艏侧(或船首)推进器422，它们是通常与(电动)螺旋桨(或甚至与喷水推进器)一起操作的横向推进装置。最后，船舶100还可以包括作为施加力的一个或更多个设备102的主动稳定器鳍418、420，其从船体侧向露出，并且它们的迎角可以被改变以施加力。
在图5中，船舶100包括两个电吊舱方位推进器(例如Azipod)，每个电吊舱方位推进器都具有可转向吊舱，该可转向吊舱包括螺旋桨506、516和转向装置504、514(使吊舱及其推力转向)以及经由变频器500、510与一个或更多个电力源104耦接的电动机502、512。图5的船舶100还具有船首安装的带有类似部件520、522、524、526的电吊舱推进器。这样的船舶100还可以包括更早提到的艏侧推进器422和主动稳定器鳍418、420。
图6示出了吊舱方位推进器600。吊舱方位推进器600可以旋转完整的360度。在一些示例实施方式中，船舶100可以设置有两个或甚至更多个吊舱方位推进器600和/或一个或更多个固定推进单元。典型地，吊舱方位推进器600被配置并定位在船舶100的船尾处的船体下方。在两个吊舱方位推进器600的情况下，它们可以彼此相邻地定位，使得一个位于船体的左舷侧并且一个位于船体的右舷侧。通常，吊舱方位推进器600可以在拉动操作模式和推动操作模式二者下操作。通常，例如，操作模式中的一种是在开敞水域中使用的主操作模式，另一种临时应用在港口中。
在示例实施方式中，用于吊舱方位推进器600的推进力由布置在船体外部的水下吊舱单元606中的电动机提供。在另一示例实施方式中，推进力由布置在船体内的(柴油或电动)发动机提供，动力从发动机通过齿轮传递到吊舱方位推进器600的螺旋桨轴。
吊舱方位推进器600的主要部分包括：具有螺旋桨608的吊舱606、旋转构件602以及将吊舱606与旋转构件602耦接的支柱604。借助于诸如转向轴承或轮缘的旋转构件602，吊舱方位推进器600可旋转地固定到船舶600。具有螺旋桨608的吊舱606和支柱604位于船体下方的水150中，而旋转构件602和控制旋转构件602的旋转的转向单元主要位于船体内。
在图6的示例实施方式中，吊舱方位推进器600包括容纳电动机的梭形吊舱606，即它是如参照图5说明的电吊舱方位推进器。电动机502、512的轴固定至螺旋桨608，该螺旋桨608固定在吊舱606的前部或后部。
注意，图4、图5和图6仅呈现了施加力的一个或更多个设备104的一些示例实施方式配置，如船舶100也还可以利用不同的技术和/或配置。
一个或更多个电力源104可以包括一个或更多个发电机和/或一个或更多个蓄电装置。在本申请中，“发电机”应被理解为其广义含义：它从其他能源产生电力。因此，发电机可以是动力装置，例如柴油发电机、核动力装置、燃料电池、蒸汽发电机、风力发电机，太阳能发电机等。随着技术的发展，作为一个或更多个电力源104的发电机和蓄电装置可以应用新兴技术。
在示例实施方式中，船舶100还包括用于一个或更多个设备102的控制器106，该一个或更多个设备102从船舶100向周围的水150施加力。控制器106可以以自给自足的方式操作，而不需要与船舶外部服务器或计算云近乎实时地交换信息。这可以改进控制，因为它变得更快(＝数据传输延迟被最小化，并且，如果在公海处丢失数据连接，控制仍然起作用)。在图4和图5中，从控制器106延伸的虚线描述了到施加力的一个或更多个设备102以及到一个或更多个电力源104的(输入/输出)控制连接。
在示例实施方式中，控制器106包括一个或更多个处理器120以及一个或更多个存储器122，该一个或更多个存储器122包括计算机程序代码124，计算机程序代码124当被加载到一个或更多个处理器120中并且由一个或更多个处理器120执行时，使控制器106执行计算机实现的用于控制船舶100的方法，这将参照图3来说明。
示例实施方式提供一种包括用于控制器106的计算机程序代码124的计算机可读介质130，该计算机程序代码124在被加载到控制器106中并由控制器106执行时，使控制器106执行计算机实现的用于控制船舶100的方法，这将参照图3来说明。
术语“处理器”120是指能够处理数据的装置。取决于所需的处理能力，控制单元106可以包括若干处理器120，例如并行处理器或多核处理器。
术语“存储器”122是指能够在运行时间存储数据(＝工作存储器)或永久存储数据(＝非易失性存储器)的装置。工作存储器和非易失性存储器可以由随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、闪存、固态盘(SSD)、PROM(可编程只读存储器)、合适的半导体或实现电子计算机存储器的任何其他装置来实现。
处理器120和存储器122可以由电子电路系统实现。处理器120和存储器122的实现技术的非详尽列表包括但不限于：逻辑组件、标准集成电路、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、专用标准产品(ASSP)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用计算机芯片、现场可编程门阵列(FPGA)以及其他合适的电子结构。
计算机程序代码124可以由软件和/或硬件来实现。在示例实施方式中，软件可以由合适的编程语言(例如，诸如C、C++或Java的高级编程语言，或诸如机器语言或汇编语言的低级编程语言)编写，并且所得的可执行代码124可以存储在存储器122上并且由处理器120运行。在替选示例实施方式中，硬件的功能可以通过合适的硬件描述语言(例如，Verilog或VHDL)来设计，并且被转换成门级网表(描述标准单元及其之间的电连接)，并且在进一步阶段之后，可以使用描述电路系统的光掩模来制造实现处理器120、存储器122和代码124的芯片。
在示例实施方式中，可以根据所使用的软件设计方法和编程语言将计算机程序代码124的操作划分成功能模块、子例程、方法、类、对象、小应用程序、宏等。在现代编程环境中，存在软件库，即现成功能的编译，其可以由计算机程序代码124用于执行各种各样的标准操作。在示例实施方式中，计算机程序代码124可以是源代码形式、目标代码形式、可执行文件或某种中间形式。
计算机可读介质130可以至少包括以下：能够承载用于控制器106的计算机程序代码124的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号和软件分发介质。在一些管辖区中，取决于立法和专利实践，计算机可读介质130可能不是电信信号。在示例实施方式中，计算机可读介质130可以是计算机可读存储介质。在示例实施方式中，计算机可读介质130可以是非暂态计算机可读存储介质。
接下来，参照图3，说明用于控制船舶100的方法的示例实施方式。
主要参与者是：控制器106、一个或更多个电力源104以及施加力的一个或更多个设备102。
这些参与者之间的通信可以利用适当的有线/无线通信技术和标准/专有协议来实现。
在示例实施方式中，通过利用同轴电缆、双绞线或光纤的合适的通信技术(例如LAN(局域网)或以太网)来实现有线通信。
在示例实施方式中，使用诸如蓝牙、低功耗蓝牙、Wi-Fi或WLAN(无线局域网)的合适的无线电通信技术来实现无线通信。
在图3中，操作不一定按时间顺序进行，并且操作中的一些可以同时执行或以与给定操作顺序不同的顺序执行。其他功能也可以在操作之间或在操作内执行，并且其他数据可以在操作之间交换。操作中的一些或操作的部分也可以被省去或由对应的操作或操作的部分代替。应注意，除了由于处理顺序的逻辑要求而有必要的情况，不需要特定的操作顺序。
该方法开始于302，在302中获取与船舶100有关的运动数据300。
在示例实施方式中，运动数据300包括以下中的一个或更多个：描述船舶100的当前运动的数据304、由船舶100的一个或更多个惯性测量单元160生成的数据306、由船舶100的基于传感器融合的速度记录162生成的数据308、由船舶100的卫星定位接收器164(GNSS＝全球导航卫星系统，例如GPS、格洛纳斯系统、伽利略系统或北斗)生成的数据310、从与船舶100有关的测量结果得出的数据312，与周围的水150中的波浪有关的测量结果314、与周围的水150中的波浪有关的预测316。
描述船舶100的运动的数据304可以包括船舶100的以下操作点中的一个或更多个：速度、转弯速率、吃水、纵倾、横倾、水深、漂移角、风速和风向、海流等。
与波浪有关的测量结果314和预测316可以包括波浪高度、幅度、周期、频率、方向等。这样的数据314、316可以由诸如波雷达、导航雷达、微波雷达、摄像装置系统、光学传感器、激光扫描仪、静液传感器、浮标传感器等的传感器生成，并且，此外，可以利用来自天气预报的波浪预测。
在示例实施方式中，运动数据300被定义为通用信息，其可以作为不一定与运动测量结果本身有关的单个或若干测量结果的组合而获得。运动数据300可以被识别为包括一个或若干个测量结果的数据集的子空间分量。
在317中，获取与从船舶100向周围的水150施加力的一个或更多个设备102有关的操作状态112。
在示例实施方式中，操作状态112与以下中的一个或更多个有关：舵角340、螺旋桨角342、螺旋桨速度344、螺旋桨扭矩346、螺旋桨功率348、螺旋桨螺距350、螺旋桨推力352、方位推进器角354、方位推进器速度356、方位推进器扭矩358、方位推进器功率360、方位推进器螺距362、方位推进器推力364、电吊舱方位推进器角366、电吊舱方位推进器速度368、电吊舱方位推进器扭矩370、电吊舱方位推进器功率372、电吊舱方位推进器螺距374、电吊舱方位推进器推力376、稳定器鳍迎角378、稳定器鳍位置380、与周围的水150相互作用的控制表面382。
在312中，基于运动数据300检测影响船舶100的一个或更多个自由度的干扰140。
图2利用船舶100的前视图、侧视图和俯视图示出了船舶100的运动：横摇200、纵摇202、艏摇204、纵荡206、横荡208和垂荡210。
在示例实施方式中，一个或更多个自由度中的干扰140包括以下中的一个或更多个：横摇200、纵摇202、艏摇204、纵荡206、横荡208。
在示例实施方式中，横摇200和艏摇204的衰减减少了自动驾驶下舵的使用，并因此减小了船舶100的阻力和燃料消耗。
在示例实施方式中，其中，船舶100的长度与宽度的比率小，横摇200和纵摇202的幅度和周期彼此相似，由此其衰减是特别有益的。动态定位(DP)船舶100，即利用计算机控制系统通过使用其自身的施加力的设备102来自动保持位置和航向的船舶100，可以特别受益于所描述的衰减。
在326，确定用于施加力的一个或更多个装置102的控制数据114以衰减检测到的干扰140。
在示例实施方式中，施加力的一个或更多个设备102包括一个或更多个吊舱方位推进器600，并且确定312控制数据114包括确定每个吊舱方位推进器600的转向角、速度、扭矩、功率和推力384中的一个或更多个以衰减检测到的干扰140。转向角384可以通过旋转吊舱606和支柱604来调节。推进速度/扭矩/功率/推力384可以通过调节螺旋桨608的旋转速度(RPM)来调节。注意，控制数据114可以确定一个或更多个吊舱方位推进器600的转向角和/或速度/扭矩/功率/推力，并且操作状态112可以包括当前转向角和/或当前速度/扭矩/功率/推力的信息。这意味着控制数据114可以调节转向角和速度/扭矩/功率/推力两者，或者仅调整它们中的一个(并且让另一个保持在当前设置)。
在示例实施方式中，确定312控制数据114还包括确定由每个吊舱方位推进器600的吊舱606和支柱604的表面引起的扭矩386以衰减检测到的干扰140。
如图6所示，吊舱606和支柱604具有相当大的表面，其在使用吊舱方位推进器600期间，在固定位置期间以及还在吊舱606的转向期间，都向周围的水150施加扭矩。
图6还示出了吊舱方位角推进器600的xyz坐标。吊舱606和支柱604可绕z轴旋转以改变转向角。力矢量沿所示的x轴、y轴和z轴定向。扭矩也绕每个轴作用。
在示例实施方式中，确定326控制数据114是基于描述由操作状态112的变化对船舶100的未来运动引起的影响的模型324。
在示例实施方式中，可以通过使用公知的方法来创建模型324，公知的方法包括物理建模、计算流体动力学(CFD)、流体动力学建模、系统识别、频域建模、神经网络、机器学习、人工智能、线性回归、非线性回归、最小二乘、递归最小二乘等。模型324可以利用先前说明的操作状态112和运动数据300。
在示例实施方式中，控制数据114控制以下中的一个或更多个：舵角340、螺旋桨角342、螺旋桨速度344、螺旋桨扭矩346、螺旋桨功率348、螺旋桨螺距350、螺旋桨推力352、方位推进器角354、方位推进器速度356、方位推进器扭矩358、方位推进器功率360、方位推进器螺距362、方位推进器推力364、电吊舱方位推进器角366、电吊舱方位推进器速度368、电吊舱方位推进器扭矩370、电吊舱方位推进器功率372、电吊舱方位推进器螺距374、电吊舱方位推进器推力376、稳定器鳍迎角378、稳定器鳍位置380、与周围的水150相互作用的控制表面382。
在示例实施方式中，该方法还包括：获取318与为施加力的一个或更多个设备102供电的一个或更多个电力源104有关的加载状态116；以及确定326控制数据114包括鉴于加载状态116来优化由施加力的一个或更多个设备102对电力的使用以最小化一个或更多个电力源104的电负载波动。如图3所示，还可以确定326一个或更多个电力源104的控制数据118以优化其使用。
在示例实施方式中，加载状态116包括以下中的一个或更多个：一个或更多个发电机作为一个或更多个电力源104的使用320，一个或更多个蓄电装置作为一个或更多个电力源104的使用322。
电负载波动可能损害船舶100的操作，因为来自施加力的一个或更多个设备102的推力可能变化，从而引起速度和功耗的变化。在图4和图5的配置中，基本上有两条电源线：到左舷400/402/404/406或500/502/504/506的电源线，到右舷410/412/4014/416或510/512/514/516的电源线。可以确定控制数据114、118，使得这些电源线的组合电力输出保持相对恒定，这意味着同时最小化电负载波动。自然地，在这样的负载平衡中，可以考虑其他设备408、418、420和422，或者520、522、524、526、418、420和422。
在示例实施方式中，控制数据118控制以下中的一个或更多个：一个或更多个发电机作为一个或更多个电力源104的使用、一个或更多个蓄电装置作为一个或更多个电力源104的使用、在使用一个或更多个电力源104中避免332、334频率干扰和/或电压干扰。
在示例实施方式中，鉴于维持328作为一个或更多个电力源104的一个或更多个发电机的恒定负载和/或优化330作为一个或更多个电力源104的一个或更多个发电机的燃料使用，确定控制数据114、118。
在示例实施方式中，确定控制数据114、118，以通过如下方式衰减干扰：控制施加力的两个或更多个设备102，使得两个或更多个设备的电力的组合使用被优化以避免332、334、336与一个或更多个电力源104有关的频率干扰和/或电压干扰。除了电负载波动外，频率干扰和电压干扰还会损害船舶100的操作，因为来自施加力的设备102的推力可能会变化，从而引起速度和功耗的变化。
在示例实施方式中，鉴于表示由施加力的一个或更多个设备102使用的电力的目标成本函数338，确定控制数据114、118。目标成本函数338的目的可以是最小化船舶100的平均运行成本。
在示例实施方式中，确定控制数据114、118，以衰减作为使用基于运动数据(300)检测到的周期性干扰模式而预测的干扰的未来干扰。周期性干扰可能是由波浪和/或风和/或海流和/或流场引起的。以这种方式，可以以计划的方式衰减干扰。可以基于运动数据300来连续更新周期性干扰模式。测量和/或预测作为干扰的影响船舶100的位置的环境力的大小和方向。除了由自然现象引起的干扰之外，船舶100中的船载装置可能引起(附加)干扰，其影响需要被补偿。
在示例实施方式中，确定控制数据(114、118)，以鉴于检测到的周期性干扰模式来使用一个或更多个电力源(104)。
可以通过主动振动控制领域中使用的公知的方法来生成控制数据114、118，这些方法包括非线性最优控制、线性二次控制(LQC)、线性二次高斯(LQG)、模型预测控制(MPC)、非线性模型预测控制(NMPC)、收敛控制(CC)等。Juha Orivuori在其博士学位论文以及以下参考文献中描述了这样的控制方法用在一般周期性运动衰减中的应用：Model-BasedOptimal Control of Multidimensional and Multi-Tonal Frequency VaryingDisturbances,Aalto University publication series,doctoral dissertations11/2013，其可在以下位置获得：
http://lib.tkk.fi/Diss/2013/isbn9789526049786/isbn9789526049786.pdf
在示例实施方式中，控制数据114、118包括多输入多输出(MIMO)周期性控制信号，其在多变量状态向量的情况下衰减船运动。
所描述的控制326、114、118可以减少船舶100的燃料消耗，增加船舶100上的乘客舒适性和安全性(以及货物稳定性)，并且减少船舶100的结构和机电部分的应力，从而增加了它们的寿命。
所描述的控制通过使用最少量的控制工作来实现用于船舶100的平滑运动，所述控制工作产生控制动作以实现破坏性的波浪运动，以衰减船舶100的(周期性)运动。实践中，所描述的控制实现一般波浪运动，其具有与由干扰140引起的运动相反的相位。相反的相位提供了对干扰140的理想缓解，但是对干扰的90度至180度的角度提供缓解。
在示例实施方式中，所描述的控制利用船舶模型和集总到船舶动态模型的周期性干扰模型提供了用于MIMO(多输入多输出)周期性干扰衰减的最优控制。在替选实施方式中，利用无模型解决方案而不是模型库实现控制，该无模型解决方案在使用期间修改控制算法。
使用MIMO方法有若干新颖之处。现有的解决方案仅利用螺旋桨旋转速度用于产生反作用力以衰减横摇运动。然而，这仅在具有轴系固定速度推进船舶的船舶中起作用。在具有方位推进器的船舶中，仅控制旋转速度不足以产生用于运动衰减的适当的反作用力。至少，方位角需要用作模型的输入信号。然而，仅包括模型的方位角但使用旋转速度控制力将不会给出最佳结果，因为非常典型的是，方位推进器还具有将对运动造成干扰的一些舵表面。此外，即使在轴系推进系统中，运动也会受到舵、稳定器鳍以及可能的其他推进器的影响。因此，能够同时控制施加力的两个或更多个设备102以使运动最小化是非常有益的。
船的动力学是非线性的，并且在各个自由度之间存在交叉耦合。交叉耦合取决于诸如纵荡和横荡速度、转向速率等的操作点。尤其是在低速伴随着较大的艏摇和纵摇运动的情况下，仅控制横摇将不会给出良好的运动衰减。偏航角中的周期性运动可以引起舵角或方位角中的额外动作，这增加了船运动、阻力和燃料消耗。在生成控制数据114时除了横摇之外还考虑其他自由度将导致所有运动的更好衰减，这又将减小船阻力，并因此减小燃料消耗。
在完成326的处理之后，该方法结束，或者，该方法可以循环回到302以根据需要(例如，在船舶100的使用期间)重复控制循环多次。应当注意，可以在船舶100的移动期间执行控制，但是也可以在船舶100静止时执行控制。因此，船舶100可以是船，但也可以是离岸船舶(例如钻井船舶、离岸生产船舶等)，或者是所述控制所适用的其他类型的水上器械。
如所说明的，干扰140对性能和燃料消耗具有严重的影响。船舶100的动态运动可能引起对推进的较大干扰，这影响螺旋桨的前进速度以及总效率。另外，过度的动态运动可能引起船体和推进周围的湍流，因此增加了水阻力并降低了推进效率。此外，对船体的冲击可能引起变形，这本身可能是期望的或不期望的结果。
除了船舶流体动力学性能降低之外，干扰还引起螺旋桨旋转速度和船舶偏航角的波动，甚至是吊舱方位推进器或舵的转向角的波动。螺旋桨RPM的波动引起常规控制系统对此作出反应。但是，由于干扰140可能是周期性的，并且常规控制系统以错误的相位对扰动作出反应，因此现有控制可能放大移动，并因此显著增加燃料消耗。
示例实施方式解决了(周期性)干扰140的补偿问题，其引起船舶100的不必要的运动，并且因此引起燃料消耗的显著增加。此外，干扰还对推进和转向系统造成不必要的控制动作，这甚至可能放大船舶运动，并因此造成燃料消耗的甚至更严重的增加。此外，由于大的船舶移动而引起的不必要的大的控制动作可能导致推进和转向系统的寿命的显著降低。
对于本领域技术人员将明显的是，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实现。本发明及其实施方式不限于上述示例实施方式，而是可以在权利要求的范围内变化。
Claims (18)
1.一种计算机实现的用于控制船舶的方法，包括：
获取(302)与所述船舶有关的运动数据(300)；
获取(317)与从所述船舶向周围的水施加力的一个或更多个设备(102)有关的操作状态(112)；
基于所述运动数据(300)来检测(312)影响所述船舶的一个或更多个自由度中的干扰(140)；以及
确定(326)用于施加力的所述一个或更多个设备(102)的控制数据(114)以衰减检测到的干扰(140)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，施加力的所述一个或更多个设备(102)包括一个或更多个吊舱方位推进器(600)，并且确定(326)所述控制数据(114)包括：确定每个吊舱方位推进器(600)的转向角、速度、扭矩、功率和推力(384)中的一个或更多个，以衰减检测到的干扰(140)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定(326)所述控制数据(114)还包括：确定由每个吊舱方位推进器(600)的吊舱(606)和支柱(604)的表面引起的扭矩(386)，以衰减检测到的干扰(140)。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，确定(326)所述控制数据(114)是基于描述由所述操作状态(112)的变化对所述船舶的未来运动引起的影响的模型(324)的。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述运动数据(300)包括以下中的一个或更多个：描述所述船舶的当前运动的数据(304)、由所述船舶的一个或更多个惯性测量单元生成的数据(306)、由所述船舶的基于传感器融合的速度记录生成的数据(308)、由所述船舶的卫星定位接收器生成的数据(310)、从与所述船舶有关的测量结果中得出的数据(312)、与所述周围的水中的波浪有关的测量结果(314)、与所述周围的水中的波浪有关的预测(316)。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个自由度中的所述干扰(140)包括以下中的一个或更多个：横摇(200)；纵摇(202)、艏摇(204)、纵荡(206)、横荡(208)。
7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述操作状态(112)与以下中的一个或更多个有关以及所述控制数据(114)控制以下中的一个或更多个：舵角(340)、螺旋桨角(342)、螺旋桨速度(344)、螺旋桨扭矩(346)、螺旋桨功率(348)、螺旋桨螺距(350)、螺旋桨推力(352)、方位推进器角(354)、方位推进器速度(356)、方位推进器扭矩(358)、方位推进器功率(360)、方位推进器螺距(362)、方位推进器推力(364)、电吊舱方位推进器角(366)、电吊舱方位推进器速度(368)、电吊舱方位推进器扭矩(370)、电吊舱方位推进器功率(372)、电吊舱方位推进器螺距(374)、电吊舱方位推进器推力(376)、稳定器鳍攻角(378)、稳定器鳍位置(380)、与所述周围的水相互作用的控制表面(382)。
8.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括：
获取(318)与为施加力的所述一个或更多个设备(102)供电的一个或更多个电力源(104)有关的加载状态(116)；以及
确定(326)所述控制数据(114，118)包括：鉴于所述加载状态(116)来优化由施加力的所述一个或更多个设备(102)对电力的使用，以最小化所述一个或更多个电力源(104)的电负载波动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加载状态(116)包括以下中的一个或更多个：作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个发电机的使用(320)、作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个蓄电装置的使用(322)。
10.根据前述权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，所述控制数据(118)控制以下中的一个或更多个：作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个发电机的使用、作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个蓄电装置的使用、在所述一个或更多个电力源(104)的使用中避免(332、334)频率干扰和/或电压干扰。
11.根据前述权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，鉴于维持(328)作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个发电机的恒定负载和/或优化(330)作为所述一个或更多个电力源(104)的一个或更多个发电机的燃料使用，确定所述控制数据(114、118)。
12.根据前述权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，确定所述控制数据(114、118)，以通过控制施加力的两个或更多个设备(102)衰减所述干扰，使得所述两个或更多个设备的电力的组合使用被优化以避免(332、334、336)与所述一个或更多个电力源(104)有关的频率干扰和/或电压干扰。
13.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，鉴于表示由施加力的所述一个或更多个设备(102)使用的电力的目标成本函数(336)，确定所述控制数据(114、118)。
14.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述控制数据(114、118)被确定成衰减未来干扰，所述未来干扰为使用基于所述运动数据(300)检测到的周期性干扰模式而预测的所述干扰。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述控制数据(114、118)，以鉴于检测到的周期性干扰模式来使用为施加力的所述一个或更多个设备(102)供电的一个或更多个电力源(104)。
16.一种用于一个或更多个设备(102)的控制器(106)，所述一个或更多个设备(102)从船舶(100)向周围的水(150)施加力，所述控制器(106)包括一个或更多个处理器(120)以及一个或更多个存储器(122)，所述一个或更多个存储器(122)包括计算机程序代码(124)，所述计算机程序代码(124)在被加载到所述一个或更多个处理器(120)中并且由所述一个或更多个处理器(120)执行时，使所述控制器(106)执行根据前述权利要求1至15中任一项所述的计算机实现的用于控制所述船舶(100)的方法。
17.一种计算机可读介质(130)，包括用于根据权利要求16所述的控制器(106)的所述计算机程序代码(124)，所述计算机程序代码(124)在被加载到所述控制器(106)中并且由所述控制器(106)执行时，使所述控制器(106)执行根据前述权利要求1至15中任一项所述的计算机实现的用于控制船舶(100)的方法。
18.一种包括根据权利要求16所述的控制器(106)的船舶(100)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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