CN117828239B - 全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法 - Google Patents

全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及海底隧道碎石基床整平技术领域，尤其涉及一种全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，包括如下步骤：S1、确定整平船的船艏向；S2、艏向角的正、余弦计算；S3、计算整平船移动后出缆点的工程坐标变化量；S4、计算移船后缆绳的绳长；S5、计算移船后出缆点的出缆角；S6、计算缆绳的分拉力；S7、计算稳船时船体的合力和合力矩；根据牛顿第二定律需要把力分解到x轴和y轴上分别计算，汇集了船体运动过程中的各个指标，通过控制锚机的正反转及转速改变各缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面上的合力为零，最终实现稳船。

Description

全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法
技术领域
本发明涉及海底隧道碎石基床整平技术领域，尤其涉及一种全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法。
背景技术
目前全漂浮整平工艺已经基本成熟，应用效果良好，可满足沉管安装要求，但全漂浮整平施工时，船体极易受到潮汐、波浪等因素的影响，为了将这些影响降到最低，必须严格从船体定位、锚缆预拉、船体调平三个方面进行控制，同时技术难度、人员投入等也相应有所增加。因此，船体定位和锚缆预拉的过程中，在目标点固定范围内定位并通过锚缆拉力作用实现稳船，就显得尤为重要。
船体在自动定位的过程中总共要经历三个阶段，即启动阶段、移船阶段、稳船阶段。启动阶段为加速阶段，移船阶段为匀速阶段，稳船阶段为减速到静止阶段，由此可知，稳船阶段的过程中合力为零。
最后稳船阶段，需要保证船体最后停留在指定GPS坐标的5cm范围内，在船体进圈之后需要保证实测GPS坐标和目标点GPS坐标基本一致，同时保证合力为零。需要根据锚机的实测拉力和理想拉力的差值，以调节对应锚机的正反转和转速间接调整拉力来实现稳船。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于合力模型的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法。
本发明提供一种全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，包括如下步骤：
S1、确定整平船的船艏向：
建立安装坐标系，以船尾右舷为坐标原点，确定整平船上位于船尾的第一GPS系统、位于船艏的第二GPS系统在所述安装坐标系下的安装坐标，分别为第一GPS系统、第二GPS系统；
所述第一GPS系统的实时工程坐标为，所述第二GPS系统的实时工程坐标为，
所述整平船以所述第一GPS系统为旋转中心，逆时针旋转角度，即为艏向角，根据三角函数法和直线斜率法，分别计算整平船在安装坐标系下在其第一象限、第二象限、第三象限、第四象限范围内的艏向角，即确定整平船的船艏向；
S2、艏向角的正、余弦计算：
根据步骤S1中分别计算得出的所述艏向角，计算正弦、余弦；
S3、计算整平船移动后出缆点的工程坐标变化量：
获取整平船上每个出缆点在安装坐标系下的安装坐标；
假设在初始点时，第一GPS系统的坐标为，计算在初始点艏向角时，每个出缆点的工程坐标，为:
；
移船后，第一GPS系统的坐标为，计算艏向角时，当前出缆点的工程坐标，为：
；
出缆点的工程坐标变化量公式为：
S4、计算移船后缆绳的绳长：
根据锚点坐标、当前出缆点的工程坐标和海水深度h，计算缆绳的绳长，为：
S5、计算移船后出缆点的出缆角：
出缆角是指缆绳在海平面上的投影与船艏或者船艉边界形成的夹角，使用传感器测量整平船在初始位置时各出缆点的绳长、步骤S4中得到的移船后的绳长、以及步骤S3中得到的出缆点的工程坐标变化量，以出缆点为圆心，以0~+∞为半径分为四个象限，计算各出缆点的出缆角；
S6、计算缆绳的分拉力：
根据初始点缆绳长度和海水深度h计算缆绳垂角，缆绳垂角是指缆绳与缆绳在海平面的投影形成的夹角，是缆绳长度和海水深度的函数，其余弦为：
缆绳的分拉力是指在x轴和y轴方向上船体所受合力的分力值、，是每根缆绳的拉力值、缆绳垂角的余弦和出缆角正余弦的函数，为：
S7、计算稳船时船体的合力和合力矩：
由于稳船时系统处于静力学的平衡状态，所以系统的合力和合力矩均为0，即：
其中，Fx为系统在x方向的分力，Fy为系统在y方向的分力，FZ为系统在z方向的分力；Mx为系统在x方向的分力矩，My为系统在y方向的分力矩，Mz为系统在z方向的分力矩；表示在x轴方向上的力的转动惯量，表示在y轴方向上的力的转动惯量，表示在z轴方向上的力的转动惯量，即力的着力点到力所在坐标轴的位置矢量；影响船体沿着x轴、y轴、z轴方向的运动状态，影响船体绕着x轴、y轴、z轴方向横摇、纵摇、艏摇运动，也就是船体在六个自由度上的运动。
由于整平船在海平面上运动，锚泊定位系统是在海平面x、y坐标方向进行定位，所以并不考虑z轴上的起伏运动，同时船体的横摇、纵摇是通过调平系统进行控制的，艏摇是通过收放缆进行控制的；因此，这里只考虑x、y轴的合力即可，x轴和y轴方向的合力是指在x轴和y轴方向上船体所受合力的分力值在一起加减所得的值，是分拉力的函数；
计算船体所受合y力值：
由于稳船阶段船体所受合力为零，；
则x轴方向的合力，且y轴方向的合力，且z轴方向的合力；
代入步骤S6中所述的缆绳分拉力公式，得：
求得；
为缆绳的理想拉力，将与各缆绳的拉力传感器实测拉力进行对比后，控制锚机进行收放缆以实现稳船。
本技术方案根据牛顿第二定律来计算锚泊定位系统的合力模型，根据牛顿第二定律需要把力分解到x轴和y轴上分别计算，汇集了船体运动过程中的各个指标，通过控制锚机的正反转及转速改变各缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面上的合力为零，最终实现稳船。
在本申请的一些实施例中，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第一象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
在本申请的一些实施例中，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第二象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
在本申请的一些实施例中，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第三象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
在本申请的一些实施例中，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第四象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
在本申请的一些实施例中，步骤S2中，根据安装坐标系下四个象限内的艏向角，得出艏向角的正弦为：
；
艏向角的余弦为:
。
在本申请的一些实施例中，步骤S5得到移船后出缆点的出缆角后，计算出缆角的正弦、余弦。
在本申请的一些实施例中，在整平船的两端分别对称布设三根缆绳，以使整平船受力平衡。
基于上述技术方案，本发明根据牛顿第二定律来计算锚泊定位系统的合力模型，根据牛顿第二定律需要把力分解到x轴和y轴上分别计算，汇集了船体运动过程中的各个指标，通过控制锚机的正反转及转速改变各缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面上的合力为零，实现了对船舶的自动移位控制和高精度定位过程中的稳船。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的六锚泊定位控制示意图；
图2为本发明实施例中安装坐标系的示意图；
图3为本发明实施例中整平船移船后的姿态变化示意图；
图4为本发明实施例中整平船船体以第一GPS系统为原点在安装坐标系的第一象限内逆时针旋转时艏向角的示意图；
图5为本发明实施例中整平船船体以第一GPS系统为原点在安装坐标系的第二象限内逆时针旋转时艏向角的示意图；
图6为本发明实施例中整平船船体以第一GPS系统为原点在安装坐标系的第三象限内逆时针旋转时艏向角的示意图；
图7为本发明实施例中整平船船体以第一GPS系统为原点在安装坐标系的第四象限内逆时针旋转时艏向角的示意图；
图8为本发明实施例的出缆点1移船过程中出缆角计算示意图；
图9为本发明实施例的出缆点2移船过程中出缆角计算示意图；
图10为本发明实施例的出缆点3移船过程中出缆角计算示意图；
图11为本发明实施例的出缆点4移船过程中出缆角计算示意图；
图12为本发明实施例的出缆点5移船过程中出缆角计算示意图；
图13为本发明实施例的出缆点6移船过程中出缆角计算示意图；
图14为本发明实施例的缆绳垂角示意图；
图15为本发明实施例的整平船船体在六根缆绳拉力作用下的受力分析示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例一种全漂浮整平的稳船定位过程中收放缆控制方法，通过锚泊定位，即通过对锚机的控制将船体在若干锚点确定的范围内，以缆绳的拉力进行控制在指定海域，最终来实现稳船。该方法是以整平船上的锚泊自动定位控制系统为载体，该锚泊自动定位控制系统包括GPS定位系统、信息输入系统、测量系统、核心运算处理单元和若干个锚机控制单元；其中：
GPS定位系统，为核心运算单元提供船舶船艏和船艉两点实时位置数据，本实施例中有包括第一GPS系统、第二GPS系统，附图2中，GPS1为第一GPS系统，GPS2第二GPS系统；
信息输入系统，用于向核心运算处理单元输入船舶目标移动位置的控制指令信息；
测量系统，用于测量锚绳长度，为核心运算处理单元的控制收放缆运算过程中提供当前绳长数据；
核心运算单元，是整个锚泊自动定位控制系统的核心部分，采用初始化计算结果来负责系统根据输入控制输出的功能，通过收放缆以实现船舶锚泊自动定位；
锚机控制单元，能够与核心运算处理单元形成数据交互，根据系统输入（包括当前GPS位置信息、目标移动位置信息、当前绳长）对各个锚机进行控制，即锚机控制为系统输出，通过锚机的正反转直接实现系统的收放缆控制）。
锚泊自动定位控制系统实现了操作人员一键定位移船、锚机自动操作、图形化监控操作及系统运行安全保护功能。其主要完成与船舶诱导系统的数据交换、运行移船定位的控制算法及介入整平自动化系统获取锚机状态数据和控制锚机。从系统层可分为数据接口模块、锚机控制模块、控制算法模块、人机接口及安全保护模块等。
数据接口模块，数据包括两个方面，一个是两个全球定位系统GPS的位置数据，为自动定位系统提供实时船位输入数据；一个是6个锚机的状态数据，为船舶的自动移位提供输入输出数据（一方面获取当前的锚机状态输入数据，另一方面通过控制算法模块计算出来的操作量形成的输出数据以控制锚机的正反转和运行速度）。
锚机控制模块，是实现稳船时锚机各项操作自动完成的独立模块，依据锚机操作量（拉力、缆长的控制量）自动完成锚机运行的所有操作及在操作中必要的安全保护。如图1所示，该锚机控制模块共包括六台锚机，分别有3台在船艏，有3台在船艉，它的位置取决于船舶的布锚方式。
控制算法模块，用于数据接口模块采集到的相关数据通过定制的算法计算出各个锚机的实时执行量，智能调度锚机的正反转及转速改变缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面合力为零，最终实现稳船，该模块为稳船最为核心的模块。
人机接口模块，为操作人员提供了系统的监控局面及操作窗口。具备施工作业区域底图导入、目标船位表格导入、系统参数设置、实时船位显示及辅助数据监控功能。
安全保护模块，通过预先设定的设备运行时的限值，由一组逻辑判断程序实现的安全保护模块。其主要功能是实时监测各个设备的运行状态，当发现异常时输出报警并执行相应的保护程序，确保系统设备的安全运行。
基于上述的锚泊自动定位控制系统，本实施例的全漂浮整平的稳船过程中收放缆控制方法，是指缆绳的另一端固定在海底的六个锚点，通过自动控制锚机的正反转及转速改变缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面合力为零，最终实现稳船。具体包括如下步骤：
S1：确定整平船的船艏向：
如图2所示，建立安装坐标系，以船尾右舷为坐标原点，船艏指向正东方向为x轴正向，右舷指向正北方向为y轴正向，确定整平船上位于船尾的第一GPS系统（图2中GPS1）、位于船艏的第二GPS系统（图2中GPS2）在安装坐标系下的安装坐标，本实施例中，分别为第一GPS系统
第二GPS系统
第一GPS系统的实时工程坐标为第一GPS系统的测量值，第二GPS系统的实时工程坐标为第二GPS系统的测量值，
整平船以所述第一GPS系统为旋转中心，逆时针旋转角度，即为艏向角，根据三角函数法和直线斜率法，在时，分别计算整平船在安装坐标系下、在其第一象限、第二象限、第三象限、第四象限范围内的艏向角；具体为：
当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，如图4所示，在安装坐标系的第一象限范围内逆时针旋转角度，θ1为GPS1和GPS2形成直线与x轴的夹角，θ2为GPS1'和GPS2'形成直线与x轴的夹角，利用直线斜率法计算出此时的艏向角为:
；
利用三角函数法，计算艏向角得：
；
在第一象限内，艏向角为：
（4）
当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第二象限范围内逆时针旋转角度，如图5所示，利用直线斜率法计算出此时的艏向角为:
利用三角函数法，计算艏向角得：
；
在第二象限内，艏向角为：
（5）
当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第三象限范围内逆时针旋转角度，如图6所示，利用直线斜率法计算出此时的艏向角为:
利用三角函数法，计算艏向角得：
在第三象限内，艏向角为：
（6）
当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第四象限范围内逆时针旋转角度，如图7所示，利用直线斜率法计算出此时的艏向角为:
利用三角函数法，计算艏向角得：
；
在第四象限内，艏向角为
（7）
上述关于在第一象限、第二象限、第三象限、第四象限内艏向角的计算中，、指的是初始点的工程坐标，、指的是目标点的工程坐标。
如果且，则有；
如果且，则有；
即确定整平船的船艏向；
S2、艏向角的正、余弦计算：
根据步骤S1中分别计算得出的安装坐标系下四个象限内的艏向角，计算正弦、余弦，经过计算上述四种情况下的正余弦值一致均为：
艏向角的正弦为：
；
艏向角的余弦为:
；
S3、计算整平船移动后出缆点的工程坐标变化量：
出缆点是指船上的6个锚机所处的点位。根据CAD图纸获取整平船上6个出缆点在安装坐标系下的安装坐标，分别为：
假设在初始点时，第一GPS系统的坐标为，计算在初始点艏向角时，每个出缆点的工程坐标，为:
如图3所示， 移船后，第一GPS系统的坐标为，计算艏向角时，当前出缆点的工程坐标，为
出缆点的工程坐标变化量公式为：
在本实施例中，每个出缆点的工程坐标变化量为：
S4、计算移船后缆绳的绳长：
移船之后的缆绳的绳长是指目标点处的缆绳应该达到的长度，是GPS坐标、锚点坐标、艏向角正余弦和海水深度的函数；本实施例中，根据锚点坐标、当前出缆点的工程坐标和海水深度h，计算缆绳的绳长，为：
代入出缆点坐标可得到缆绳的绳长平方为：
S5、计算移船后出缆点的出缆角：
出缆角是指缆绳在海平面上的投影与船艏或者船艉边界形成的夹角，是起始点绳长、目标点绳长、出缆点坐标变化量的函数；使用传感器测量整平船在初始位置时各出缆点的绳长、步骤S4中得到的移船后的绳长、以及步骤S3中得到的出缆点的工程坐标变化量，以出缆点为圆心，以0~+∞为半径分为四个象限，计算各出缆点的出缆角；
下面以第一象限为例来计算，其他象限同理。
第一步：
首先计算6个出缆点的出缆角为
如图8所示，出缆点1的出缆角：
①在延长线之上
②在延长线之下
③与延长线重合
如图9所示，出缆点2的出缆角：
为锐角，公式同出缆点3；为直角，；为钝角，公式同出缆点1。
如图10所示，出缆点3的出缆角：
无论（该角为三角形的边对应的角）为锐角、直角、钝角，公式都一致。
如图11所示，出缆点4的出缆角：
无论（该角为三角形的边对应的角）为锐角、直角、钝角，公式都一致。
如图12所示，出缆点5的出缆角：
为锐角，公式同出缆点6；为直角，；为钝角，公式同出缆点4。
如图13所示，出缆点6的出缆角：
①在延长线之上，如图13（1）所示；
②在延长线之下，如图13（2）所示；
③与延长线重合
第二步：
计算6个出缆点的6个出缆角的正余弦为
出缆点1的出缆角：
①在延长线之上
②在延长线之下
③与延长线重合
出缆点2的出缆角：
为锐角，公式同出缆点3；为直角，；为钝角，公式同出缆点1。
出缆点3的出缆角：
无论（该角为三角形的边对应的角）为锐角、直角、钝角，公式都一致。
出缆点4的出缆角：
无论（该角为三角形的边对应的角）为锐角、直角、钝角，公式都一致。
出缆点5的出缆角：
为锐角，公式同出缆点6；为直角，；为钝角，公式同出缆点4。
出缆点6的出缆角：
①在延长线之上
②在延长线之下
③与延长线重合
S6、计算缆绳的分拉力：
根据初始点缆绳长度和海水深度h计算缆绳垂角，缆绳垂角是指缆绳与缆绳在海平面的投影形成的夹角，如图14所示，本实施例中6根缆绳的缆绳垂角余弦分别为：
缆绳的分拉力是指在x轴和y轴方向上船体所受合力的分力值，如图15所示，是每根缆绳的拉力值、缆绳垂角的余弦和出缆角正余弦的函数，为：
S7、计算稳船时船体的合力和合力矩：
由于稳船时系统处于静力学的平衡状态，所以系统的合力和合力矩均为0，即：
其中，Fx为系统在x方向的分力，Fy为系统在y方向的分力，FZ为系统在z方向的分力；Mx为系统在x方向的分力矩，My为系统在y方向的分力矩，Mz为系统在z方向的分力矩；表示在x轴方向上的力的转动惯量，表示在y轴方向上的力的转动惯量，表示在z轴方向上的力的转动惯量，即力的着力点到力所在坐标轴的位置矢量；影响船体沿着x轴、y轴、z轴方向的运动状态，影响船体绕着x轴、y轴、z轴方向横摇、纵摇、艏摇运动，也就是船体在六个自由度上的运动。
由于整平船在海平面上运动，锚泊定位系统是在海平面x、y坐标方向进行定位，所以并不考虑z轴上的起伏运动，同时船体的横摇、纵摇是通过调平系统进行控制的，艏摇是通过收放缆进行控制的；因此，这里只考虑x、y轴的合力即可，x轴和y轴方向的合力是指在x轴和y轴方向上船体所受合力的分力值在一起加减所得的值，是分拉力的函数；本实施例中，
计算船体所受合力值：
由于稳船阶段船体所受合力为零，；
则，且，且（本实施例不考虑），船体所受合力是指将x轴和y轴方向的力合并成合力值，就可以知道船体所受合力的大小及方向，是x轴和y轴方向合力的函数；
代入步骤S6中所述的缆绳分拉力公式，得：
求得；
为缆绳的理想拉力，将与各缆绳的拉力传感器实测拉力进行对比后，控制锚机进行收放缆以实现稳船。
本技术方案根据牛顿第二定律来计算锚泊定位系统的合力模型，根据牛顿第二定律需要把力分解到x轴和y轴上分别计算，汇集了船体运动过程中的各个指标，通过控制锚机的正反转及转速改变各缆绳的拉力使得实测拉力值达到合力模型中的理想拉力值，就使得拉力在海平面上的合力为零，最终实现稳船。
最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定整平船的船艏向：
建立安装坐标系，以船尾右舷为坐标原点，确定整平船上位于船尾的第一GPS系统、位于船艏的第二GPS系统在所述安装坐标系下的安装坐标，分别为第一GPS系统、第二GPS系统；
所述第一GPS系统的实时工程坐标为，所述第二GPS系统的实时工程坐标为，
所述整平船以所述第一GPS系统为旋转中心，逆时针旋转角度，即为艏向角，根据三角函数法和直线斜率法，分别计算整平船在安装坐标系下在其第一象限、第二象限、第三象限、第四象限范围内的艏向角，确定整平船的船艏向；
S2、艏向角的正、余弦计算：
根据步骤S1中分别计算得出的所述艏向角，计算正弦、余弦；
S3、计算整平船移动后出缆点的工程坐标变化量：
获取整平船上每个出缆点在安装坐标系下的安装坐标；
假设在初始点时，第一GPS系统的坐标为，计算在初始点艏向角时，每个出缆点的工程坐标，为:
移船后，第一GPS系统的坐标为，计算艏向角时，当前出缆点的工程坐标，为
；
出缆点的工程坐标变化量公式为：
S4、计算移船后缆绳的绳长：
根据锚点坐标、当前出缆点的工程坐标和海水深度h，计算缆绳的绳长，为：
S5、计算移船后出缆点的出缆角：
出缆角是指缆绳在海平面上的投影与船艏或者船艉边界形成的夹角，使用传感器测量整平船在初始位置时各出缆点的绳长、步骤S4中得到的移船后的绳长、以及步骤S3中得到的出缆点的工程坐标变化量，计算各出缆点的出缆角；
S6、计算缆绳的分拉力：
根据初始点缆绳长度和海水深度h计算缆绳垂角，缆绳垂角是指缆绳与缆绳在海平面的投影形成的夹角，是缆绳长度和海水深度的函数，其余弦为：
缆绳的分拉力是指在x轴和y轴方向上船体所受合力的分力值，是每根缆绳的拉力值、缆绳垂角的余弦和出缆角正余弦的函数，为：
S7、计算稳船时船体的合力和合力矩：
由于稳船时系统处于静力学的平衡状态，所以系统的合力和合力矩均为0，即：
其中，Fx为系统在x方向的分力，Fy为系统在y方向的分力，FZ为系统在z方向的分力；Mx为系统在x方向的分力矩，My为系统在y方向的分力矩，Mz为系统在z方向的分力矩；表示在x轴方向上的力的转动惯量，表示在y轴方向上的力的转动惯量，表示在z轴方向上的力的转动惯量，即力的着力点到力所在坐标轴的位置矢量；影响船体沿着x轴、y轴、z轴方向的运动状态，影响船体绕着x轴、y轴、z轴方向横摇、纵摇、艏摇运动，也就是船体在六个自由度上的运动；
计算船体所受合力值：
由于稳船阶段船体所受合力为零，；
则，且，且；
代入步骤S6中所述的缆绳分拉力公式，得：
求得；为缆绳的理想拉力，将与各缆绳的拉力传感器实测拉力进行对比后，控制锚机进行收放缆以实现稳船。
2.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第一象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
3.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第二象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
4.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第三象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
5.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S1中，当整平船在以第一GPS系统为旋转中心，在安装坐标系的第四象限范围内逆时针旋转角度，计算出此时的艏向角为:
。
6.根据权利要求2-5任一项所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S2中，根据安装坐标系下四个象限内的艏向角，得出艏向角的正弦为：
；
艏向角的余弦为:
。
7.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，步骤S5得到移船后出缆点的出缆角后，计算出缆角的正弦、余弦。
8.根据权利要求1所述的全漂浮整平的稳船过程中收放缆的控制方法，其特征在于，在整平船的两端分别对称布设三根缆绳，以使整平船受力平衡。
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