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在简要介绍了船舶运动控制与自动舵发展的基础上,本文系统阐述了船舶运动控制试验平台(简称平台)的总体设计及海上试验。该平台由大连海事大学“211”工程建设基金资助。平台装有以PC/104为主控计算机的船舶自动控制器。通过无线数传电台由岸上主PC机遥控及反馈状态信息,用Honeywell公司的HMR3000磁罗经测量航向,用差分GPS系统定位,由三台步进电机、五台直流电机驱动,自主控制和推进。目前该平台系统已经进行两次海上试验,并取得成功。本文给出了相关的试验结果。 用Turbo C语言,以PC/104为主控机,完成系统核心控制及算法的程序设计。该程序主要完成接收信息采集程序块的船位、航向、舵角和来自岸上计算机控制命令。以这些参数为依据,通过运行特定或选定的控制算法,计算出舵角的控制量。基于最优控制原理和Nomoto模型估算方法,将控制器的增益按天气、装载和航速进行规划,设计实现了增量式PID数字控制器、增益规划式PID型与模糊神经网络等控制策略。详细阐述了具体采用的航迹控制导航、规划方法。设计了回旋试验、Z型试验、航向控制、航迹控制等控制算法。 用Visual C++语言,完成了遥控遥测模块程序。应用API串口通讯、Windows多线程编程、ADO数据库连接等技术,与PC/104无线通讯,完成了控制指令的发送与船舶运动状态信息的接收、数据库存储及动态显示。 利用该平台可以进行多种船舶运动控制器、自动操舵仪、离靠码头自动化等方面的试验,可以大大减少实船试验的次数和试验的危险性,从而大大降低了研究费用。对比纯计算机仿真,船舶运动控制试验平台可以获得更系统、更真实的试验数据。该平台已成功的应用于船舶运动控制的研究,有广泛的应用前景。在2001年9月第七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛的评选中,该平台选题与设计受到了有关专家的一致好评,获得了全国一等奖。