文档介绍：大连海事大学
硕士学位论文
航迹航向自动操舵仪的软件设计与实现
姓名:李婷婷
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:滕国库
20090601
摘要本系统的目的是控制船舶按照计划航向或航线航行,并能在预定转向点自动转向。为了提高系统的可靠性,使用了三机冗余系统,即三个相同的主控制模板轮流执行任务,按照少数服从多数原则表决结果,同时具有数据备份和容错能力。系统划分为三个模块,主控制模块、人机交互模块和通信模块。人机交互模块采集操作人员设置计划航线的参数,也显示主控制模块发送的实时船位信息。通讯模块采集实时船位信息参数,传送给主控制模块。主控制模块除了根据算法和采集到的参数计算偏舵角之外,还要进行数据备份,检测系统故障。本文主要论述了四个方面:饩鋈哂嘞低匙芟哒加腥ㄎ侍猓设计了模板之间通信协议;迪种骺刂颇0逍畔⒋淠?椋介绍了最基本的航迹控制算法。三机冗余系统各模板功能相同,共享输入输出通道,控制外围设备。因此主板之间的总线争用和信息交换成为系统的关键问题。采用令牌方式解决了三机冗本文详细讲述了令牌的建立,传递和丢失处理过程。本文设计了三机之间通信协议,实现了三机之间通过串口中断或者并口方式传输信息以便数据备份,信息传输方式默认串口中断方式,并口作为备用方式。本文讲述了调试主控制模板与模拟量输入模板,开关量输入模板,表决报警输入输出模板通信的过程,检测通信是否正常。本文还介绍了航迹控制算法,详细讲述了一种计算航迹偏移的算法和法计算偏舵角。关键词:自动操舵仪;三机冗余系统;令牌余系统总线占有权问题,各主板拥有公平的总线权,并且不容易产生总线冲突。中文摘要
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学位论文作者签名:丝逖⋯~;冷弱⋯名:释年嗳大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明保密口在——年解密后适用本授权书。原创性声明学位论文版权使用授权书不保密请在以上方框内打“本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成博/硕士学位论文:题鎏筮囱自动堡艟垡的筮鲑遮进皇塞瑰.。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定,即:大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》泄跗诳光盘版缱釉又旧、《中国学位论文全文数据库》泄蒲Ъ际跣畔⒀芯克等数据库中,并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于:日期躂
第滦髀自动舵研究的重要性船舶是借助螺旋桨的推力和舵力来保持或改变航速和航向,操舵装置控制系统是指将舵令由驾驶室传至舵机动力装置之间的一系列的设备,因此操舵系统是一个重要控制系统,其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。按操舵方式分手动操舵、随动操舵和自动操舵。自动操舵仪也叫自动舵,是船舶操纵系统中最重要的部分。它包括航向自动舵和航迹自动舵,能够根据船舶的偏航信号,自动按照高精度的算法,控制舵机转动舵,按照预先设定好的航向或者航线航行,并能在预定转向点自动转向,保证船舶安全航渡。相对于人工操舵,自动舵的优点很明显:保持航向航线的精度高,减少了操舵次数,因此缩短了航行的时间和里程,节省了能源和人力,减少了船员重复性的劳动,提高了安全性。偏离航线会提高碰撞的几率,增加搁浅和触礁的可能性,延长实际航线,降低经济性。在宽广海域上,当定向航行且航区没有其它船只来往时,则可改手动操舵为自动舵。随着上个世纪七十年代以来,海上运输事业的发展和石油危机的出现,燃油价格暴涨,营运成本提高,海上运输公司竞争激烈,经济性和安全性提到了首要位置,自动舵的研究吸引了国内外众多学者。舵为基础,以计算机为核心,并连接综合导航仪或船位接收机的一种自动航行控制系统。它通过人工向系统输入航路数据、位置偏移量以及硬件部分连接