文档介绍：摘要本论文对基于拇霸硕悄芸刂朴布诨贩抡嫦低辰辛搜芯俊随着自动控制理论和技术的发展,众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,但在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难。鉴于这一矛盾,本文设计了一个硬件在环仿真系统,以便验证这些先进控制算法,加速先进控制理论在船舶运动控制领域中的应用。本文针对船舶航向控制分别设计了单机仿真系统和双机仿真系统,都是采用机实现船舶运动仿真模型的计算。单机仿真是在一台机上实现船舶运动闭环控制的纯软件仿真;双机仿真是使用低匙魑S布刂破鳎迪钟布诨仿真,比单机仿真更接近实船控制系统。基于挠布诨贩抡嫦低撤治I衔换拖挛换讲糠帧I衔换δ茉赑机开发环境下实现,设计仿真系统界面显示船舶航迹、航向等状态监测曲线:下位机在刂破髦屑釉刂悄芸刂扑惴ǎ肷衔换型ㄐ牛餐迪钟布环仿真功能。智能控制算法应用模糊捎貌楸矸ㄊ迪郑问刂票碛等。船舶航向控制器的硬件设计以往大多采用单片机来实现,本论文选用期望在计算速度和控制精度等方面有所提高,而且魑?刂破骷河τ玫胶芏最后对所设计的仿真系统进行了测试与分析,根据船舶运动仿真系统界面显示的船舶航迹、航向等状态监测曲线结果,表明本文设计的仿真系统性能良好,达到了系统设计目的,为在实验室环境下进行船舶运动控制算法研究和船舶运动关键词:船舶航向控制;荒:齈;硬件在环仿真模糊工具箱和编写募⒆魑M肺募┫低车饔谩船舶运动控制器以公司的秃臘为核心,采用典型的最小系统,包括电源及复位电路、时钟电路、接口电路和谕ㄐ诺缏工业领域,但应用到船舶航向控制方面还不是很多。控制器开发提供了一个有效的测试平台。中文摘要
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第滦髀课题背景及研究意义本论文是结合导师主持的中国博士后科学基金项目“船舶运动与主机推进网络化系统的嘲艨刂啤苯邢喙匮芯俊船舶运动控制是交通运输工程一个重要的研究领域,其目的是提高船舶自动化、智能化水平,进而保证航行的安全性和经济性。由于船舶本身动态及其航行环境的复杂性,很难建立精确的船舶运动模型方程,所以借助于数学模型描述和分析的传统控制方法难以很好地解决此类系统的控制问题。因此,船舶运动智能化控制的理论研究和技术开发,成为当今世界一个重要的研究课题。船舶的动态过程具有大惯性、大时滞、非线性等特征,由于航行工况剿佟载重量等浠鹉P筒问愣蝗范ㄐ裕A司】斓氐酱锬康牡睾图少燃料消耗,船舶航行时必须对船舶的航向进行控制,力求使船舶以一定的速度、作直线航行,这就是船舶航向保持的问题,也就是航向控制的问题。船舶的航向一般都是由舵来控制的,所以自动舵是船舶运动控制系统中至关重要的设备。船舶航向自动舵的产生要追溯到世纪年代,美国的和德国的谕勇萋蘧兄啤魅〉檬抵市越箍J迹侥壳拔V梗龇⒄菇锥危椿凳阶远妗自动舵、自适应自动舵和智能自动舵。速发展和在工业上的成功应用,国内外相关研究人员开始投入大量精力把上述理论应用于自动舵,具有人工智能的操舵仪无疑代表着未来船舶自动舵的发展趋势。模糊控制系统是一种典型的智能控制系统,它是通过计算机完成人们用自然语言所描述的控制活动,可以不需要知道被控对象的数学模型即可实现较好的控制,具有系统响应快,超调小,过渡过程时间短等优点,所以模糊控制逐渐应用到船舶运动控制中来【俊但是在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难。硬件在环仿真是将实际系统的一部分设备和计算机相连接,用数学仿真的方式对其中不存在或不近年来随着智能控制理论包括专家系统、模糊控制【】和神经网络控制等的飞基于拇霸硕悄芸刂朴布诨贩抡嫦低车难芯
性,从而大大提高控制系统的研制质量,减小研制风险和提高设计成功纠。课题的研究现状便于实验的部分系统进行仿真,同时保证整个系统在实时运转。利用硬件在环仿真作为整个系统的开发平台则可以预先逐步检验控制系统设计的合理性和可靠同时,当前对船舶航向的精度和鲁棒性要求越来越高,数字信号处理的发展使得复杂控制算法的实现更为方便和高效,该类芯片在数字信号处理领域得到了相当广泛的应用,已广泛应用于通信、家电、航空航天、工业测量、控制、生物医学工程及军事等许多需要实时实现的领域【俊在上述的背景下,本课题将设计并实现一个基于拇霸硕悄芸刂朴布在环仿真系统,该系统为在实验室环境进行船舶运动控制算法和船舶运动控制器的研究提供了方便,相对于完全的纯软件仿真更接近实际应用。第一代自动舵诞生以来,自动舵一直被当作一个具有较高经济价值和社会效益的重要设备,吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善其性能这一课题而不断地进行研究和探索【两翊霸硕刂迫匀皇腔钤镜难芯糠较蛑弧船舶运动是个复杂的控制问题,随着自动控制理论和技术的发展,众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,在船舶运动控制中,船舶航向