旋转驾驶台式船舶航向控制仿真系统的设计与实现

发布时间：2017-09-30 03:33

  本文关键词：旋转驾驶台式船舶航向控制仿真系统的设计与实现

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【摘要】：随着我国船舶与航运业的迅猛发展,对于专业人才的需求越来越多,这就要求以航海类专业为主要办学特色的院校加大培养力度提升教学水平,来满足这一日益增长的人才需求。在此背景下,旋转驾驶台式船舶航向控制仿真系统的建立,将有效的推动和提高这一领域人才培养的速度与质量。旋转驾驶台式船舶航向控制仿真系统是一种介于纯实物仿真与纯数学模型之间的半实物仿真系统,它具有实时性好,展示性强的特点。仿真系统的建立主要包括硬件调试,软件程序编写,系统通信以及运行数据的实时监控四个部分来完成。硬件系统包括自动操舵仪、电罗经、模拟舵机、模拟驾驶台旋转机构及电动机驱动系统等,利用串行通讯及数据采集技术,将各分立的硬件联合形成一个相互之间可以沟通的能够完成既定任务的仿真系统。自动操舵仪从罗经获取航向信号,实现自动操舵控制,并发出舵角控制信号控制模拟舵机打舵,船舶运动数学模型解算计算机采集舵角信号以及模拟车钟的机档位信号,通过解算获得近乎实际的船舶运动状态,并将此状态信息发送给船舶运动控制器(PID控制器),控制器经过PID算法得出控制信号控制转盘转动,实现了船舶在舵角变化,以及在某些干扰因素(如风速,流速,浪高等)影响下仿真系统的整体运行与实时监控,从而模拟了船舶航向的自动控制。
【关键词】：旋转驾驶台 自动操舵仪 模拟舵机 PID控制器
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.82
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 半实物仿真技术及其发展现状9-10
• 1.3 论文主要研究内容10-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第2章 硬件系统设备及相关知识简介12-30
• 2.1 船舶航向控制系统12-20
• 2.1.1 船舶航向控制基础12
• 2.1.2 自动操舵仪12-15
• 2.1.3 陀螺罗经15-18
• 2.1.4 DH-IIG型罗经部分系统工作原理概述18-20
• 2.2 串行通信与接口标准20-22
• 2.2.1 串行通信与并行通信20-21
• 2.2.2 RS-232C串行通信标准21-22
• 2.3 数据采集知识简介22-26
• 2.3.1 PCI总线技术23-24
• 2.3.2 PCI-1710U数据采集卡的功能24
• 2.3.3 采集卡信号连接24-26
• 2.4 PID控制基础26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 船舶航向控制仿真硬件系统的组建30-41
• 3.1 概述30-31
• 3.2 航向控制系统的连接31-33
• 3.2.1 DH-IIG型罗经与PT21型自动操舵仪之间的信号连接31-32
• 3.2.2 PT21型自动操舵仪与模拟舵机之间的信号连接32-33
• 3.3 数据采集系统信号连接33-37
• 3.3.1 采集卡与研华工控机的连接34-35
• 3.3.2 船舶运动数学模型所需信号的连接35-36
• 3.3.3 航向反馈接线36-37
• 3.4 控制系统信号输出接线37-40
• 3.4.1 ACS355变频器的初始化设置37-39
• 3.4.2 电平转换单元的连接39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 仿真系统的软件实现41-53
• 4.1 软件实现41
• 4.2 船舶运动模型解算41-42
• 4.3 罗经反馈信号的发送与读取42-46
• 4.3.1 罗经反馈信号的发送42-43
• 4.3.2 罗经反馈信号的读取43-46
• 4.4 船舶运动数学解算模型输出数据的调用46-47
• 4.5 船舶运动控制器47-48
• 4.6 程序的输出48-51
• 4.6.1 打开采集卡49
• 4.6.2 采集卡数字输出49-50
• 4.6.3 采集卡模拟输出50-51
• 4.6.4 关闭采集卡51
• 4.7 本章小结51-53
• 第5章 仿真系统的整体运行及数据采集53-68
• 5.1 半实物仿真平台53-58
• 5.2 采集卡的调试58-60
• 5.3 数据采集过程60-62
• 5.4 数据记录及分析62-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74

【参考文献】

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本文编号：945938