基于嵌入式的船舶控制器设计与实现

为提高船舶系统运行的稳定性,需要进行鲁棒控制设计。提出一种基于嵌入式的船舶控制器设计方案,首先采用自适应PID控制律进行船舶控制算法设计,然后在嵌入式ARM环境中进行船舶控制器的硬件设计,将控制算法加载到DSP处理芯片中,实现控制程序写入,完成嵌入式船舶控制器的集成设计和软件开发。实验测试结果表明,该船舶控制器具有较好的船舶位姿控制性能,提高了船舶航行的稳定性,控制器的鲁棒性较好。     

物联网下嵌入式船舶航向控制系统设计

随着航运业的发展,对船舶操纵性能的要求日益提高,需要对船舶航向控制问题进行进一步研究。提出基于物联网的嵌入式船舶航向控制系统的设计方法。所设计系统由两部分组成,分别为硬件部分和软件部分。硬件主要由芯片、无线通信模块、电源模块、显示模块、温度采集电路、信扫描电路、复位电路、声光报警电路和负载控制电路构成,重点阐述了对各个硬件部分的设计电路。根据控制信号判断的方法对软件部分进行设计,完成物联网下嵌入式船舶航向控制系统的设计。为了验证所提设计方法的有效性,进行仿真实验,根据实验结果可以得出该系统能够对船舶航向进行实时控制,抗干扰能力强,效果令人满意。     

一种高并发的嵌入式船舶信息中心架构设计

计算机技术和自动化技术飞速发展,大型船舶综合信息平台研究引起了人们的广泛关注。船舶信息中心一般包括船舶内部数据系统、船舶网络资源设施等。本研究充分利用嵌入式PLC技术,在计算机和通信技术的基础上研究一种高并发的嵌入式船舶信息中心,并系统介绍该信息中心的硬件组成和软件编程。     

嵌入式技术船舶实时监控系统

船舶实时监控系统可以对船舶航行路径、航行状态以及周围海洋信息的实时监测分析,提高船舶安全航行能力,为此提出嵌入式技术的船舶实时监控系统设计方法。首先构建船舶实时监控系统的总体结构模型,监控系统由信号采集模块、信号处理模块、核心控制模块和输出模块组成,然后采用低功耗的嵌入式用ARM Cortex-M0为处理内核,监控系统通过RS232进行Linux终端控制,实现船舶监控系统的自动增益控制和远程控制,各种控制信号由CPLD产生,在输出终端输出8路D/A转换信号,实现船舶实时监控信息输出,最后系统测试结果表明,该系统进可以实现舶实时监控,具有较好的信号采集和数据分析能力,监控系统输出稳定性较好,且能实现监控异常报警。     

基于嵌入式Linux的船舶导航和鱼探系统

针对嵌入式系统和船舶导航／鱼探系统的发展现状，本文提出并设计了一种基于嵌入式Linux的船舶导航和鱼探系统。该系统具有功能强大．界面友好，结构紧凑，可靠性高，成本较低等特点。文中详细论述了系统整体结构和软硬件设计方法。     

船舶航向控制器半实物仿真

为了满足驾驶专业船舶操纵的教学、训练和评估,研制了基于PC和PLC的船舶航向控制器半实物仿真系统。建立了船舶运动数学模型、舵机系统模型,实现了船舶在不同船型、不同状态和海况下的多种操作性能的半实物仿真。     

嵌入式技术船舶舵机随动控制方法

传统船舶舵机控制方法存在舵机随动性控制误差偏大的问题。为此,利用嵌入式技术设计一种新的船舶舵机随动控制方法。通过设计船舶舵机水下部分的随动误差量抽象模型,得到舵机运动控制过程中随动控制量的误差值,然后利用嵌入式神经网络对控制量的误差值进行修正,并通过嵌入式技术对修正函数进行驱动定义,保证修正参量的稳定。为了验证该方法的可行性,设计仿真实验进行对比性验证,并得出可行性结论。     

船舶逆向物流系统架构设计研究

由于传统的船舶航运忽视逆向物流的重要性,导致船舶物流管理效率低、灵活性差,为此提出并设计了一种基于物流管理的船舶逆向物流系统架构。从物料回收和零部件回收2个方面对回收物流进行跟踪,采用信源分散理论,结合航运信息的动态特征,对物流的来源进行确定,再根据物流管理概念,更新了逆向物流数据库,并利用逆向物流管理思维,实现船舶物流的逆向管理。仿真实验结果表明,基于物流管理的船舶逆向物流系统架构较传统架构的物流管理效率高出了28.3%,且灵活性较好,具备极高的有效性。     

基于虚拟现实技术的船舶航向自动跟踪控制方法

为解决传统船舶航向自动跟踪控制方法受外界因素影响大、控制效果差的问题,设计基于虚拟现实技术的船舶航向自动跟踪控制方法。为避免外界因素产生的影响、减小跟踪控制误差,考虑采用PID控制器,依据其控制原理引入早期修正信号;在此基础上,使用虚拟现实技术对航向节点集合进行预估,并剔除其中的不相干节点;通过虚拟现实规则中的加权因子寻找最优航向参数,结合PID控制器保证船舶实际航向与期望值一致,根据控制流程实现对船舶航向的自动跟踪控制。由实验结果可知,尽管存在外界因素的影响,但所提自动跟踪方法的控制控制精确度始终较高,能够有效为保障船舶稳定运行提供数据支持。     

Nomote数学模型在船舶航向鲁棒性控制器的设计应用

船舶航向控制器是控制系统的关键装置,该装置的性能将直接影响船舶航行的安全性和稳定性。传统的船舶航向控制器模型已经无法满足船舶航行的要求,船舶航向鲁棒性控制器逐渐成为船舶制造行业研究的重点。本文对船舶航行控制系统进行研究,在Nomote数字模型的基础上提出了船舶航向鲁棒性控制器的设计方案。     

船舶嵌入式CAN总线控制系统设计

随着船舶工业的进步,计算机通信技术和自动化控制技术已经被广泛应用在船舶的航行控制和机舱监控系统中。而目前最有应用前途的就是基于CAN的现场总线控制技术,其优异的性能尤其适用于船舶的机舱监控领域。本文重点研究CAN总线技术的组成原理和应用前景,并基于此设计船舶用机舱智能控制系统。从系统的整体设计,到重要电路单元的元器件选择,最终实现了基于嵌入式CAN总线的船舶机舱监控系统。系统采用的微处理器为性能强大的嵌入式C8051F040单片机,最后给出CAN总线控制程序的界面设计。     

嵌入式操作系统在船舶设备中的应用

目前,嵌入式操作系统已经被广泛应用在各个工业控制领域。而在船舶自动化领域,嵌入式系统已经代替人工操作,对设备的智能化控制达到了前所未有的水平。由于嵌入式操作系统在可靠性、精确度和扩展性上具有独特优势,必将成为新一代船舶信息控制系统发展趋势。在船舶控制领域,嵌入式控制系统包含硬件和软件2个部分,对多个任务的支持非常强大。本文以船舶设备信息管理平台作为研究对象,对嵌入式操作系统应用进行探讨,并借助虚拟仿真平台,搭建对应的ARM内核嵌入式操作平台,实现了智能化控制。     

基于5G通信技术的船舶网络系统设计

设计基于5G通信技术的船舶网络系统,以提升船舶航行过程中与地面控制站的连通性。该系统以B/S架构为基础,通过通信终端层中的船载终端通信装置,采集船舶航行相关数据后,连接控制传输层内的5G基站;控制传输层利用SDN控制器,按照ZigBee通信协议,控制通信终端内的船载终端通信装置向5G基站发送船舶航行数据,5G基站连接5G核心网络后,利用其将船舶航行数据传输到地面站的云数据中心层。该层使用云管门户、运营门户和运维门户对舰船航行相关数据进行管理,实现海上船舶与地面控制站之间的通信网络连接。实验结果表明,该系统具备较好的稳定性,其传输船舶数据时,传输速度较快,且网络节点接收功率损耗较小,应用效果较佳。     

基于嵌入式系统技术的船舶自动化系统

本文总结了传统微机控制技术在船舶自动化系统中的应用情况、结构和特点,提出了基于嵌入式系统技术的船舶自动化系统.论文还叙述了嵌入式系统的软硬件组成和结构特点,并概述了其在船舶自动化中的应用情况.     

嵌入式船舶网络综合网关的设计

为满足船舶综合信息平台对全船各子系统或设备网络互联的需求,针对某型船网络结构,基于W7100A网络微处理器+CAN控制器SJA1000,设计船舶网络综合网关,给出具体的软硬件设计方法。移植μC/OS-II嵌入式操作系统,使数据传输具有很高的实时性,实现船舶以太网、CAN和RS485三种网络的互联及数据的共享,该网关全部采用双冗余的网络结构,具备很高的可靠性。     

嵌入式船舶网络综合网关的设计

为满足船舶综合信息平台对全船各子系统或设备网络互联的需求,针对某型船网络结构,基于W7100A网络微处理器+CAN控制器SJA1000,设计船舶网络综合网关,给出具体的软硬件设计方法。移植μC/OS-II嵌入式操作系统,使数据传输具有很高的实时性,实现船舶以太网、CAN和RS485三种网络的互联及数据的共享,该网关全部采用双冗余的网络结构,具备很高的可靠性。     

船舶航向PID型模糊控制器研究

航速变化及由此引起的干扰使得船舶航向控制较为困难。基于常规max-min型Mamdani模糊控制器(fuzzy controller,FC),再增加积分项,将PD型模糊控制器与PI型模糊控制器相并联,构造了一种新的船舶航向PID型模糊控制器。该模糊控制器充分利用了常规PID控制器的设计经验来调节参数。不同航速下的5 446TEU集装箱船及"育龙"号实习船模型仿真结果表明,与常规PID控制器和模糊控制器的效果相比,不但航向设定值跟踪控制性能得到了保证,还具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。     

船舶航向计算动词PID自动舵设计

研究一种新的智能控制算法——计算动词PID控制算法在船舶航向控制器设计中应用.以非线性船舶运动模型为对象,详细地设计了一种计算动词PID控制器,并应用MATLAB软件进行仿真试验.仿真结果表明该智能控制器能够快速准确地跟踪设定航向,同时表明当模型参数摄动时,具有强鲁棒性.     

船舶电站装置可视化虚拟仿真操作系统设计

采用虚拟现实技术实现了可视化船舶电站动力装置的虚拟仿真远程运行功能,实现了船舶电站动力装置系统的远程运行、使用和维护,并可对过程进行评价和考核,解决了实际运行训练中存在的不足和局限,具有重要的实践意义和实际价值。