操纵杆控制的船用操纵系统

摘要

一种用于船舶的船用推进和转向系统具有多种运行模式，具有轴向推进系统、操纵推进系统和操纵控制系统，该操纵控制系统包括领航员可控操纵杆，该操纵杆用于生成表示领航员预期的船舶运动的推进和操纵控制输入。输入环响应于操纵杆控制输入而生成表示领航员预期的船舶运动的幅度和方向的操纵指令，而致动器环控制器响应于来自该输入环的操纵指令而向船舶推进和操纵系统生成相应的船舶控制指令。

主权项

一种用于船舶的船用推进和转向系统，包括：船舶推进系统，该船舶推进系统包括：推进系统，该推进系统用于生成推力向量并且控制船舶的旋转运动和平移运动；以及操纵系统，该操纵系统包括：至少一个操纵杆，所述至少一个操纵杆用于生成推进和操纵控制输入，所述推进和操纵控制输入表示领航员期望的船舶运动，以及操纵控制器，该操纵控制器包括：输入环(30)和致动器环(32)，所述输入环和致动器环响应于所述推进和操纵控制输入以用于向所述推进系统生成对应的控制输出，用于按照所述推进和操纵控制输入来控制所述船舶的轴向运动、平移运动和旋转运动，其中，所述输入环包括指令处理器(36A、36B)，所述指令处理器响应于所述推进和操纵控制输入以生成操纵指令(36C、36D)，所述操纵指令表示领航员期望的船舶运动的幅度和方向，并且所述致动器环响应于来自所述输入环的操纵指令以向所述船舶推进系统的至少一个致动器生成对应的船舶控制指令，从而产生推进和操纵力，以使所述船舶按照所述推进和操纵控制输入而移动；并且所述致动器环包括：内处理器(50)，所述内处理器包括有限状态机，所述有限状态机与比例积分微分控制计算器相互作用，用于接收所述操纵指令(36C、36D)并且生成对应的船舶推进指令，指令逻辑单元(52)，所述指令逻辑单元与所述内处理器连接，用于根据所述操纵系统的当前运行模式来修改所述船舶推进指令，从而为所述至少一个致动器生成所述推进指令，至少一个导航传感器(46)，所述导航传感器测量在所述船舶外部并且作用在所述船舶上的干扰力，并且生成导航输出信号，所述导航输出信号表示测量到的在所述船舶外部并且作用在所述船舶上的干扰力，修正处理器(54)，所述修正处理器与所述指令逻辑单元连接以接收修改的推进指令，并且输入表示在所述船舶外部且作用在所述船舶上的所述干扰力的至少一个导航输出信号，并且修正所述推进指令以与在所述船舶外部并且作用在所述船舶上的所述干扰力相互作用并消除所述干扰力的效果，以及致动器环状态估计和传感器融合单元(48I)，所述致动器环状态估计和传感器融合单元与至少一个推进传感器连接以提取表示所述推进系统的至少一个运行状态的推进系统信息，并且所述致动器环状态估计和传感器融合单元向所述致动器环(32)的内处理器(50)提供反馈信号(40A、40B)以与所述操纵指令(36C、36D)结合并且向所述输入环(30)的指令处理器(36A、36B)提供所述反馈信号。