无人水下航行器网络控制器设计

传统无人水下航行器采用集中式结构设计,导致系统计算负担重、容错能力差、结构复杂.设计并实现了基于分布式结构的网络控制器,分析系统的工作原理,建立网络控制模型,设计网络控制器数据传输协议,并给出了硬件设计思路和软件开发,通过试验对网络控制器进行了验证。     

鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器设计

针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用 PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态观测器估计受控系统中的不确定性和外界环境干扰,并通过补偿控制律补偿,使整个闭环控制系统具有鲁棒性。将此方法应用于鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器的设计,可大大提高鱼雷型无人水下航行器航行过程中对干扰的抑制和对不确定性的适应能力,保证鱼雷型无人水下航行器在整个航行过程中的姿态稳定,以保证航行任务的完成。     

鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器设计

针对鱼雷型无人水下航行器航行过程中外界环境干扰复杂,航行体系统内部干扰严重的特殊问题,并同时考虑系统参数剧烈变化造成的系统不确定性,设计纵向鲁棒控制器。该控制器采用PID控制器作为标称控制器控制标称受控对象。利用非线性状态观测器估计受控系统中的不确定性和外界环境干扰,并通过补偿控制律补偿,使整个闭环控制系统具有鲁棒性。将此方法应用于鱼雷型无人水下航行器鲁棒控制器的设计,可大大提高鱼雷型无人水下航行器航行过程中对干扰的抑制和对不确定性的适应能力,保证鱼雷型无人水下航行器在整个航行过程中的姿态稳定,以保证航行任务的完成。     

无人水下航行器实时系统设计

针对集中式体系结构已不能满足无人水下航行器(UUV)越来越复杂的水下任务,设计并实现了UUV实时系统,该实时系统以分布式结构为基础,在硬件上采用CAN总线技术,减少了通信时间,提高了实时性,简化了系统,并提供了良好的扩展性;在软件设计上采用μC/OS实时操作系统,方便地实现了逻辑复杂的程序,并进一步满足了系统的实时性.仿真和实时性测试试验结果表明,该系统软、硬件设计满足程序运算、数据存储和实时性的要求,并具有较高的可靠性.     

基于LQG/LTR的水下航行器多变量鲁棒控制

基于LQG/LTR方法对水下航行器进行多变量鲁棒控制设计,解决在模型不确定及受到随机干扰情况下水下航行器的控制设计问题,使得水下航行器控制系统具有良好的鲁棒性和动态品质.对水下航行器非线性动力学模型进行仿真实验,仿真结果验证了该方法的有效性和可行性.     

基于CAN总线的水下航行器分布式控制系统的研究与设计

论文将介绍一种应用于水下航行器的分布式控制系统的设计方法,该系统由中央控制单元、通讯部分和分布式控制器组成,具有连线简单、扩充方便、通讯稳定可靠、控制实时性高等特点.并对分布式控制器的硬件电路设计和控制软件作了阐述,该控制系统已应用于某大型水下航行器中,控制效果良好.     

基于收缩理论的水下无人航行器轨迹跟踪控制

考虑水下无人航行器的轨迹跟踪控制,在水动力系数已知的条件下,基于收缩理论设计了全局指数收敛的理想控制器。首先,对收缩理论进行简要的介绍。与常用的李雅普诺夫方法不同,收缩理论在进行控制系统的设计和稳定性分析时,采用虚位移验证系统的稳定性,避免因无明确平衡点信息而带来的阻碍,从而更容易证明控制系统的稳定性。接着,介绍了水下无人航行器的运动学和动力学模型,基于收缩理论设计了理想控制器,并证明了控制器的稳定性。最后对水下无人航行器进行了轨迹跟踪控制仿真,仿真结果验证了本文控制算法的有效性。     

无人水下航行器的智能航行控制

水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域深度变化进行不同方式的控制切换,优化PID控制器,改变水域信号传输方式,根据需求进行多传输方式的切换;使用粒子群算法对智能控制方式进行规划,对不同水域控制方式进行最优选择,实现航行智能控制系统设计。试验结果表明,设计的控制系统能在水下2 000 m内进行有效控制,比传统控制系统多出800 m的有效范围,因此本文设计系统具备极高的有效性。     

水下动平台与无人航行器的对接路径生成方法

分析水下运动平台回收无人航行器对接过程所处的环境特点与运动姿态特征,建立水下动平台与无人航行器回收过程模型,将回收过程分为跟随段、调整段、对接段和回收段。根据调整对接的水下导引控制特性,提出无人航行器对接路径基准轨迹生成模型,建立无人航行器回收对接航路点生成方法,并采用三次插值对航路点进行平滑,形成了水下动平台与无人航行器的对接路径,通过案例仿真计算分析,表明提出方法的有效性。     

深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法

针对传统CAN总线控制方法在欠驱动状态下,出现的控制指令响应速度慢、欠驱动状态下控制指令下达滞后等问题。提出深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法,在传统CAN总线控制方法的基础上建立欠驱动信号指令识别单元与分布式控制指令识别传输单元,实现分布式控制的效果。通过对比实验证明:提出的深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法,能够准确识别航行器的欠驱动状态,并通过分布式控制指令传输方式,完成对欠驱动状态下航行器的稳定、准确控制。     

基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统

提出并实现了一种基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统。与传统的集中式控制系统相比,分布式控制系统可以很容易地接入功能模块而无须对现有硬件进行重新设计,具有更好的可扩展性;并且各个节点间采用数字信号通讯,具有很强的抗干扰能力。开发了基于工业控制计算机的半实物仿真系统,模拟执行机构节点和传感器的工作,接入已完成的自动驾驶仪节点和数据记录及故障检测节点,对控制系统进行实时仿真测试,测试结果验证了该分布式控制系统设计的可行性。     

动力装置辅助系统集散控制研究

本文阐述了动力装置辅助系统计算机集散控制系统的功能原理,介绍了集散控制系统试验样机的软硬件设计及控制系统试验.该系统实现了动力装置辅助系统控制回路的管理、操作、显示的集中,同时实现了功能分散、负荷分散和危险分散,从而有利于提高辅助系统运行的安全可靠性.     

电力推进船舶电网集中监控系统研究与开发

为了提高船舶电力系统运行可靠性和故障检测能力,通过分析电力系统功能和任务,提出了以集中监控装置为控制层,以现场控制装置为服务层,以信息采集设备和电力系统设备为数据层的三层分布式架构,研究并开发了船舶电网集中监控系统。本文详述了该电网集中监控系统组成、功能和软硬件设计方案。实船试验表明,该电网集中监控系统实现了船舶电力系统集中监测、控制、保护和管理,保障了电力系统的安全、稳定、连续、经济运行。     

船舶起货机PLC复合控制的实现

船舶起货机是船舶甲板机械最重要的设备之一.通过对船舶起货机所需性能的定量信息和现有设备的完整描述,分析了船舶起货机的起升、变幅和旋转三个主要机构的运行特点.采用SIEMENS的变频模块MICROMASTER440、交流伺服模块FM354和步进模块FM353分别实现了起货机的起升、变幅和旋转复合控制.功能模块的变频、步进与伺服、以及上位机、人机界面TP270通过PROFIBUS现场总线互连在一起,实现了集中控制与管理.船舶起货机PLC复合控制系统功能完备、扩展方便、具有很高的可靠性.     

综合电力系统电力推进分系统集控台设计

针对舰船综合电力系统应用的推进分系统,设计了基于PLC和触摸屏的推进分系统集控台,该集控台主要用于推进电机和推进变频器运行状态机旁监控及综合电力系统能量管理推进显控台遥控间通讯。对集控台硬件、软件、通讯设计进行了详细说明,给出了PLC推进分系统启动、调速、停车流程;综合电力系统现场运行结果表明设计的集控台可以有效的监控推进分系统运行,提高了舰船综合电力系统的数字化、智能化、稳定性和可靠性,对舰船自动化管理以及远程监控水平的研究有一定的借鉴意义。     

基于VICOR模块的船舶集控系统嵌入式单板机电源设计

根据某集控系统嵌入式单板机电源需求特点，基于VICOR电源模块完成了其电源电路优化设计，研制了样机，配机试用表明样机满足使用要求，设计方案合理可行。     

多层分布式处理技术在主机遥控系统中的应用

在参考多层分布式处理模式的基础上,从人机交互、数据解析、模块化处理、网络通讯等层面针对船用柴油主机提出了一种新的主机遥控系统设计方法。该系统由操纵权限控制单元、主机起动单元、主机调速单元、主机转速与负荷限制单元、主机安全保护单元等分布式处理模块组成,彼此在已构建的多层分布式处理单元之间通过双冗余CAN网络进行数据交互。系统采用液晶化软件界面及按钮指示灯阵列为主要的人机交互方式,在轮机自动化实训平台上进行了在线调试,验证了本文所提出的系统框架和设计方法的合理性及有效性。     

PLC及网络技术在高速公路供电系统中的应用

高速公路供电系统的安全可靠是确保高速公路机电设备正常运转、维护高速公路安全畅通的重要基础。在现场调研的基础上，根据高速公路供电系统的特点和具体条件，提出建立高速公路供电监视控制与数据采集（supervisory control and data acquisition，缩写：SCADA）系统。将可编程控制器应用于高速公路沿线各变电站（所）供电系统的监控；计算机用于各重点路段监控站和中心的管理；采用网络技术，构成分层分布式自动化系统，以满足现代高速公路供电系统的自动化发展需要。     

应用前置机实现系统过负荷控制

面向多种客户提供服务的大型业务系统,在进行过负荷控制时,需要满足有效性、稳定性、灵活性等多种需求。传统的业务系统的基本架构无法全面支持所有业务目标。为此,本文提供一种基于前置机接入的业务系统架构来解决上述问题,在实现过程中,前置机软件采用基于脚本运行的方案来实施过负荷控制策略。此架构在实际应用中也取得了良好效果,可广泛应用于需要实现过负荷控制的各类系统中。     

一种舰船推力测量装置的结构和电磁兼容性设计

设计了一种利用推力传感器测量舰船推力轴承块的压力进而计算出螺旋桨推力的装置.其设计包括系统结构设计和系统电磁兼容性设计.系统整体结构包括推力传感器（感测推力大小,转换成电信号;其中4只测量正车推力,2只测量倒车推力）、传感器级联箱（信号传输及偏载误差调整）和推力显示仪（数据采集和显示）.系统采用整体电磁兼容性设计,抗干扰能力强、可靠性高.推力传感器采用轮辐式结构,突破了薄式小体积、高精度、大量程高过载、耐潮湿及长寿命等关键技术.推力显示仪针对舰船实际情况,实现了数据采集和实时监测功能,数据采集精度达0.2%等级.系统通过了船用环境试验及电磁兼容性试验,且裕量明显,能够安全、稳定、可靠地运行于舰船上.