自适应舵与航迹舵-“黄冈杯”一等奖

六、自适应舵与航迹舵一）自适应舵

1.一般自动操舵仪上各调节旋纽是根据船舶载重量、吃水及当时风浪等海况凭船员的经验而用手动方式进行修正的。α=-（k2ф+k2dф/dt+k3∫фdt）其中比例和微分系数必须用经验来确定其调节量，因而，也就直接影响舵角的精确度，同时，往往使得操舵次数较多，增加了阻力。其次，转舵后船舶阻力增大，因而加大了主机负荷，导致主机转速下降，为防止转速下降，调速器将开始工作，即增加了燃油消耗量；

六、自适应舵与航迹舵

2.自适应自动舵能适应船舶运动特性和海况的变化，自动地确定各项系数，从而可以进行最佳控制，减少操舵次数，减小舵角等，弥补了一般自动舵存在的不足；

3.自适应舵的组成及其作用

1）一般自动舵：含有自动舵控制器、舵机和反馈装置等一般自动舵的部件和功能；六、自适应舵与航迹舵

2）数学模型：在一般自动舵加上微机控制;

3）辨识装置：船舶运动特性的模型是随着载重量、吃水差、船速和海况等而变化，在有变化时必须建立新的数学模型。检测出模型的变化并形成新模型的过程称为辨识。此辨识在船舶离港用手动操舵和自动舵时就已开始识别，并不断更新;

4）卡尔曼滤波器：有效地滤除罗经输出信号中所包含的不规则噪声成分，并估算出船在某一舵角下何时开始转向。及转舵时的船舶偏航角；六、自适应舵与航迹舵

5）最佳控制器：将卡尔曼滤波器检出的偏航角加到最佳控制器，经处理后，产生使船舶回到原航向的舵角指令。因此，偏航角、偏航角速度和上述性能指标可以在有些自适应舵上自动确定，而不需要像一般自动舵那样凭经验进行人工手动设定；

6）增益调节器：当海况恶劣、波浪等噪声增大时，噪声对船舶转向的影响也随之增大，会导致卡尔曼滤波检测的精度下降。为了减少这种影响并改善操作性能，设置增益调节器来调整增益参数。通过软件可自动选择节能方式和保向方式。当海况恶劣到一定程度、操纵性能变差时，可自动转到保向方式上运行。

六、自适应舵与航迹舵除了上述组成，还有报警、电源和舵轮等其他部分。自适应舵的操作步骤基本雷同，参考书（P119）二）航迹舵

1.航迹舵是最近几年兴起并趋于发展完善的一种全自动驾驶仪。此组件以自动舵为基础，以微机为核心，通过初始人工输入航路数据、位置偏移量及硬件部分连接计程仪、陀螺罗经、定位仪，由上述输入的信号及数据通过微机软件进行计算、分析与处理，六、自适应舵与航迹舵然后给出一个指标航向到自动舵组件中去执行，使船能够沿着计划航行，并能在预定的转向点转向，从而达到无人驾驶。

2.基本工作原理：

1）计划航向的确定：恒向线航法和大圆航法（在某一段时间内是不变的计划航向）；

2）实时定位的获取：一般由船舶定位仪获得。GPS定位仪连续性好，精度高；六、自适应舵与航迹舵

3）航迹带宽度的设置：采用实时船位连续不断地去修正或改变航向并保持在计划航向上是极其困难的，所以实际操作中需根据海况等因素，设定一个允许的计划航线附近一定距离范围内的位置偏移量与这个偏移量的极限值。

3.使用注意事项

1）船位数据的获得与处理航迹保持原理、自动转向原理，使用航迹舵应注意的事项。航迹舵是自动舵中的一种，因此，在规定不能使用自动舵的场合，同样不要使用航迹舵；六、自适应舵与航迹舵

2）在进行避让操船时，应终止使用航迹舵。当定位传感器长期无船位时，航迹舵应批示提醒驾驶员转到其他的操舵方式；

3）在利用航迹舵自动转向时，驾驶员必须对周围的海域、船位与所采用的航迹带宽度、对转向前后的海面状况均了解清楚。航迹带宽度应根据航行区域与海况确定。当在自动校正风流压影响及航向修正量过大（