深潜救生艇操纵训练模拟器控制系统研究与实现

发布时间：2020-10-31 03:38

　　 载人潜水模拟器已广泛应用于人员的日常训练,然而针对深潜救生艇这一特殊对象,由于海况环境的复杂和不确定性,对人员的操纵控制提出更高的要求,性能单一的模拟器已不能满足技能训练之需,所以,操纵训练模拟器的研发具有创造性意义。在这一背景下,通过在实艇控制原理、硬件结构进行分析研究的基础上将整个系统按功能分为八个模块,分别对系统软件底层应用程序和硬件方案进行开发改进;依据阶段性开发研究成果,研发出了本文的深潜救生艇原型机操纵训练模拟器控制系统。该系统不仅能够实现基本的操纵技能训练,还增设特殊功能设计,解决现有模拟装置的局限性。本文以某型深潜救生艇操纵训练模拟器为研究对象,首先建立了六自由度运动方程;以位置和艏向角控制为例,以相关理论为基础对运动方程进行化简,求解出其与所受力的传递函数。针对深潜救生艇的结构特点和运动分析,设计了模糊PID控制器,通过MATLAB/simulink仿真结果与常规PID控制比较,验证了本文设计的模糊PID控制器能够实现较好的控制效果,具有响应速度快、超调量小的优点。随后构建了深潜救生艇的仿真训练平台和嵌入式控制开发板。设计了各部分的供电方案及功能实现电路原理;以STM32F103ZET6控制芯片为核心,设计了系统采样电路、I/O扩展电路,使用S7_1200PLC实现了基于RS485点对点和以太网的通信方案,解决了超大量数据处理困难的问题。针对模、数信号之间的电磁干扰问题,对控制PCB板进行模、数信号分开布局等细致的抗电磁干扰设计。此外,采用MCGS组态软件,实现操纵数据的实时监控。该课题分为三部分:操纵训练模拟器控制系统、视觉控制系统和六自由度运动平台。本文主要针对其中的控制系统部分进行研究设计,通过现场调试、使用结果表明,本文开发的深潜救生艇仿真模拟器能够实现实际装备的基本功能,验证了所研发的操纵训练模拟器及其控制系统的理论和应用价值。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U666.158
【部分图文】：

图 1.1 Mystic 和 Avalon 号深潜救生艇Fig.1.1 Mystic andAvalon deep submergence rescue vehicle国深潜救生艇的研制成功及其有效援救效能激励着世界各国竞相学90 年代和新世纪的头 10 年，全球开始第二阶段的深潜救生艇研制。这

系统组装图

固定坐标系和运动坐标系
【参考文献】

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本文编号：2863395