通用型船舶信号灯控制器设计与实现

针对目前船舶信号灯控制器通用性差、信息化程度低、安装使用不方便、无法批量生产等缺点,设计了一种新型通用船舶信号灯控制器.此新型控制器采用LCD显示屏和微控制器,替代传统PVC膜、LED显示界面及船舶信号灯控制器的机械逻辑控制部分,并利用现场总线技术(双CAN冗余)替代传统控制线束,通过通用性配置软件配置出不同功能,可适用不同船舶的不同需求.该控制器占用面积小且布线简单、后期维护方便.     

基于ARM平台的雷达终端软件多图层显示设计和实现

为了在基于ARM平台上更好地开发雷达终端软件,文章分析了雷达终端软件图像显示的需求,提出了一种基于QT的雷达终端软件多图层显示设计框架,对雷达图形进行分层显示,使雷达数据和图形显示解耦。基于此框架可以使得图形开发更加简单,清晰,且易于扩展。     

基于ARM的轴系振动状态监测系统设计

为了对船舶轴系振动状态进行在线监测,提出了一种基于ARM和Linux的船舶轴系振动监测系统的设计。该设计以高性能ARM处理器S3C2440A为核心,利用ICP压电加速度传感器、A/D转换器、信号调理模块实现振动信号的高速精确采集。在ARM上移植Linux操作系统,并以此为基础开发应用软件,将采集到振动信号的时域、频域图形显示在LCD上。     

潜艇深度终端滑模控制技术

潜艇垂直面运动因其强非线性、强耦合性,易干扰等因素的影响,对控制设计要求非常高.基于潜艇垂直面非线性模型,考虑舵的动态响应,用首舵控制深度,尾舵控制纵倾角,分别设计了终端滑模面,采用终端趋近律设计控制器并进行仿真研究.仿真结果表明,该系统具有良好的控制性能和很强的鲁棒性.由于采用连续的控制器,解决了系统的抖振问题.     

基于μC/OS-Ⅱ的热泵热水器控制器设计

热泵热水器是节能环保型产品,智能热泵控制器可自动控制热泵机组安全、稳定地运行.本文介绍了热泵热水器的工作原理并分析热泵热水机组的控制要求,研制成功由ADμc834单片机与三星S3C44B0组成的双核热泵控制器,详细叙述了ADμc834核采集控制装置的设计方法,介绍了基于μC/OS-Ⅱ与μC/GUI的ARM7核图形操作终端的软硬件平台.     

SWATH船纵向运动的分数阶PI~λD~μ控制

针对小水线面双体船(SWATH)的纵向运动稳定性问题,对某SWATH船设计了一种分数阶PIλDμ控制器。首先,在控制器设计过程中,引入ITAE准则获得分数阶PIλDμ控制器的优化参数,并以类似方式得到优化参数的最优PID控制器。然后,以SWATH船为研究对象,分别采用分数阶PIλDμ控制器和最优PID控制器对其等效Nomoto模型和考虑风浪干扰后的模型进行仿真研究。最后,对它们的控制性能及控制能量消耗进行比对分析。通过分析发现,本文所提出的分数阶PI~λD~μ控制器的控制效果明显优于最优PID控制器,且分数阶PIλDμ控制器更为节能。     

基于μC/OS-II的热泵热水器控制器设计

热泵热水器是节能环保型产品,智能热泵控制器可自动控制热泵机组安全、稳定地运行。本文介绍了热泵热水器的工作原理并分析热泵热水机组的控制要求,研制成功由ADμc834单片机与三星S3C44B0组成的双核热泵控制器,详细叙述了ADμc834核采集控制装置的设计方法,介绍了基于μC/OS-II与μC/GUI的ARM7核图形操作终端的软硬件平台。     

基于滑模自抗扰的半潜式海洋平台动力定位控制方法研究

针对海洋平台动力定位系统,通过构造连续光滑函数并将其用于扩张状态观测器以及引入非奇异终端滑模控制来代替非线性状态误差反馈控制律,设计了一种滑模自抗扰动力定位控制器。连续光滑函数的设计可避免控制器应用过程中的高频颤振现象,非奇异终端滑模控制的引入是为了提高系统的快速响应性与稳定性。通过仿真实验,改进后的滑模自抗扰动力定位控制系统具有较好的控制品质和响应特性,系统的抗扰能力与鲁棒性得到提升,同时其对扰动的估计能力明显增强,实现了海洋平台定位精度的提高。     

CJBW20船舶网络型监控微机系统

通过对CJBW20船舶网络型监控微机系统的结构原理及性能的分析介绍,展示了一种崭新的船舶监控微机系统,该系统采用工控PC机的作上层主微机,用2^ 实时网络作为系统的通讯网络,自适应测量单元进行A／D转换,8098单片微机控制器作为控制输出单元等,在结构上采用多微机分散式网络化布置,并应用多媒体技术,通过6只摄像头对现场进行监视,并配以Windows平台上的Intouch图形工控软件包和具有“黑盒子”功能的磁盘自动记录和打印的专用软件。     

基于神经网络的鲁棒自适应舵减摇控制北大核心CSCD

[目的]针对存在系统未知非线性函数和外界随机扰动的欠驱动水面船舶舵减摇控制问题,提出一种基于多层循环神经网络的自适应非奇异快速终端滑模舵减摇控制器。[方法]首先,针对传统滑模控制中存在的奇异性和收敛性问题,引入非奇异快速终端滑模面,并在假设船舶模型已知的情况下设计滑模控制律;接着,对传统径向基神经网络进行改进,并利用改进后的神经网络去逼近系统未知非线性函数,以解决船舶航行时模型难以确立的问题,提高控制精度;然后,应用Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性和有限时间收敛性,并推导出神经网络参数的自适应律;最后,对一艘多用途海军舰艇进行数值仿真分析。[结果]结果显示,当船舶处于航向保持工况时,所提出的控制器减摇率为50.41%,与非奇异快速终端滑模控制器相比提升了19.2%;当船舶处于变航向工况时,所提出的控制器减摇率为23.46%,与非奇异快速终端滑模控制器相比提升了12.59%。[结论]该方法可以为欠驱动船舶舵减摇控制设计提供参考。     

嵌入式船舶操作系统通用软件架构设计

为避免船舶在海上航行时遭遇严重危害,设计基于嵌入式技术的船舶操作系统通用软件架构。通过嵌入式技术构建具备网络传输功能的服务端,并采用远程终端向嵌入式处理器发出控制指令,实现船舶操作系统远程控制;在远程终端中搭建包含嵌入式资源层、模块支持层、操作系统层以及应用层的分层通用软件架构,远程终端从嵌入式处理器中获取硬件资源数据,传输至模块支持层与操作系统层中依次进行存储与管理,并将处理后的数据传输至应用层进行控制。在应用层经PID航向控制器、舵角随动等控制后,传输至显示界面显示给操作人员,实现船舶操作控制。经实验验证：该系统可在恶劣海洋环境下精准实现船舶航线控制,规划最佳航行轨迹;还能够精准控制船舶航行速度,使船舶按照理想速度运行。     

基于扩张状态观测器的小水线面双体船终端滑模控制

针对小水线面双体(SWATH)船运动控制问题,设计了带有扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的终端滑模控制器。首先,针对SWATH船在随机海浪作用下的运动问题,建立了带有系统复合扰动的非线性运动模型;进而,考虑到系统存在的参数摄动和海浪扰动的复杂性、随机性,将系统分为内环观测器和外环控制器分别设计;利用一个线性ESO对系统的复合扰动进行估计,并在外环终端滑模控制器中进行补偿;最后,利用Lyapunov理论得到了系统的渐进稳定结论。仿真结果表明,带有ESO的终端滑模控制方法能够有效实现SWATH船的运动控制,线性ESO能够准确估计出系统的复合扰动,且终端滑模控制器能够使系统状态快速收敛。     

基于自抗扰的反步非奇异终端滑模船舶航向控制器设计

针对船舶受到不确定干扰的情况下不能准确、快速地跟踪期望航向的问题,设计一种基于自抗扰技术的反步非奇异终端滑模航向控制器,该控制器通过跟踪微分器对期望航向及其微分进行精确提取,通过线性扩张状态观测器实时估计并补偿系统内部和外部的总扰动,引入一阶低通滤波器,有效避免传统反步法中出现的"微分膨胀"问题,利用反步非奇异终端滑模控制技术设计控制律,提高系统的响应速度、抗干扰性和控制精度,通过构造Lyapunov函数证明了系统的稳定性。Simulink仿真试验证明,控制器在不同外界条件下均可对期望航向进行准确、快速地跟踪,具有较强的鲁棒性。     

一种全数字舰炮瞄准随动系统仿真器

针对舰炮武器系统仿真试验和武器装备训练半实物终端的需求,设计了一种集运动控制和性能检测于一体的全数字舰炮瞄准随动系统仿真器.提出了基于DSP位置控制器、基于分段智能PID控制算法等硬、软件关键技术的实现方法,并结合KOLLMORGEN驱动器—电动机组合的参数分析和设置,进行了整体性能测试.结果表明,仿真器随动控制具有良好的带宽响应,达到各型舰炮的性能指标,并在Windows操作环境下,实现了随动性能的实时测试、显示和分析.     

通用自动识别系统监控终端的研究与实现

船载AIS是一个通过VHF无线电自动在船舶之间以及船岸之间交换船舶信息和导航信息的系统,这些信息包括船位、航向、船名等静态和动态信息。整个系统是为海上交通控制和安全服务的。但是,我国船上安装的AIS设备的基本都是国外设备。通过对国外进口AIS系统主机与监控终端通信协议的解析,并结合实际需求详细设计了AIS监控终端。实现了监控终端对AIS收发机的控制以及AIS收发机发来信息的显示,整个设计符合AIS系统的要求。同时,对监控终端的硬件进行电磁兼容优化设计,提高抗干扰能力。现场运行结果表明,该监控终端长期运行稳定可靠。     

基于PLC的自升式平台的自动电站

中交一航局第二工程有限公司新建的自升式平台采用先进的工业控制技术、计算机通讯技术和现场总线技术,建立了船舶自动电站,提高了船舶安全性、可靠性和经济性。本船电站管理系统采用1套西门子S7-200可编程序控制器和3台丹麦DEIF的PPU,每台发电机组由各自的PPU控制,S7-200可编程序控制器和PPU之间通过Modbus-RTU型现场总线通信。     

水面无人艇航向的新型变结构全局快速终端滑模控制方法

针对喷水推进型水面无人艇的航向控制问题,采用一种新型变结构全局快速终端滑模控制方案.首先建立存在不确定外部扰动的无人艇非线性响应模型,然后结合普通线性滑模和传统终端滑模的思想和控制理论设计全局快速Terminal滑模控制器,最后进行Lyapunov稳定性证明和仿真.结果表明:利用该方法设计的控制器,提高了系统状态远离滑模面时的趋近性能,缩短了收敛时间,对外界干扰也具有很强的抑制能力,并且提高了无人艇航向的跟踪性和稳定性.     

船用LED灯智能控制设计研究

针对传统LED灯存在控制效果差的问题,提出基于RFID技术的控制设计方案。以MSP430为核心、AD/DA为外围电路设计LED控制器结构,通过CC2430微处理器终端控制模块可与路灯设备相连接。根据LED中央控制模块,设计RFID智能终端控制基本结构,通过智能终端进行数据读写与控制。依据智能控制电路,保证电流电压具有可调性。采用模块化理念,研究RFID智能控制终端核心工作流程,并计算平均电流大小,根据该电流大小,设计LED灯智能控制具体实施方案,由此实现船用LED灯智能控制。通过实验对比结果可知,该方法控制效果较好,为船舶夜晚航行提供可靠灯源。     

潜艇控制和仿真的数学模型

由潜艇六自由度空间运动方程式,导出适合控制和仿真的数学模型,并推导出潜艇图形显示的投影公式,得以形象地显示潜艇的姿态。     

基于西门子S7-200可编程控制器的水下机器人姿态控制研究

本文介绍基于S7-200可编程序控制器的带缆遥控水下机器人姿态控制的研究方案,同时根据带缆水下机器人多自由度的控制要求编写PLC程序和仿真触摸屏人机界面,并进行西门子S7-200CN组合实验控制板模拟调试。