DSP在舰船推进汽轮机的电液控制系统中的应用

舰船推进汽轮机将化石燃料的内能转换为螺旋桨的机械能,为轮船提供前进的动力。由于汽轮机装载于船体的基座上,不仅受到船体振动、冲击的影响,还会受到海上恶劣气象条件的影响。因此,采用合理的舰船汽轮机控制系统具有重要的作用。本文针对舰船汽轮机的调速、调温等控制问题,采用数字信号处理器(DSP)技术设计了一种舰船推进汽轮机的电液控制系统,并对该电液控制系统的电液伺服阀、DSP控制卡等硬件和软件程序进行详细介绍。     

舰船推进电机及螺旋桨负载模拟系统研究

当前舰船电力推进替代传统的柴油机推进已成为发展趋势,本文介绍了一种能同时模拟推进电机及螺旋桨负载特性的舰船电力推进模拟系统。首先设计了电力推进模拟系统,提出了它的控制策略;其次提出了模拟直流推进电机的设计依据,并进行了模拟直流推进电机的设计;然后介绍了2种模拟螺旋桨负载计算模型;进一步介绍了系统硬件和控制软件;最后用PSIM仿真软件和模拟装置对推进电机和螺旋桨负载在各种工况下的特性进行对比实验。实验结果表明,上述电机设计方法和系统控制策略是正确的,该电力推进模拟系统能可靠运行。     

基于数字信号处理器的舰船电气控制装置设计

随着通信技术的不断发展,舰船上的电气控制信号已有模拟信号转变为数字信号。受此影响,传统的舰船电气控制装置无法对数字信号进行接收、解析操作。因此提出数字信号处理器的舰船电气控制装置设计。首先,对电气控制主体进行等效模型的建立,通过模型获取控制器设计参数;其次,在数字处理器前端单元引入数字信号分析算法,对数字处理器载入的控制信号进行解析,最后,在处理器架构中引入数字控制算法,完成与数字处理器的功能对接;设计完成后,通过仿真数据对设计装置进行模拟测试,通过数据来证明提出设计的可行性与稳定性。     

基于物联网的舰船智能控制系统设计

针对传统的控制方法在舰船控制方面一直存在控制误差大的问题,提出并设计基于物联网的舰船智能控制系统,该系统硬件部分主要由下位机硬件、复位电路、外围接口、远程信息传输模块、信号收发控制、电源模块组成;软件部分主要通过模糊推理确定最大隶属度,并采用PID控制算法求得控制量,基于物联网技术实现对各个模块的有效连接,实现舰船智能控制,并以舰船位置、速度及角度控制误差为对比指标,进行实验对比分析,结果表明,采用改进控制系统时,其在舰船位置、速度及角度控制方面误差均较小,具有一定的优势。     

气动PLC控制系统对混合型舰船姿态控制研究

针对传统混合型舰船控制系统存在的控制操作复杂,且控制参数精准度不足,导致舰船出现航行姿态异常的问题,提出气动PLC控制系统对混合型舰船姿态控制研究。以PLC控制技术为基础,首先通过创建气动PCL数据控制硬件,对舰船的航行姿态相关数据进行精准化采集,并对不同数据对舰船姿态的影响进行分析;其次,通过分析结论找出影响舰船姿态的差量参数。引入控制差量平衡算法,对硬件采集的控制参数进行差量平衡计算,得到舰船不同状态下的最佳姿态平衡控制量。最后,通过仿真实验对提出研究设计的系统进行对比测试,证明其能够稳定高效地解决传统控制系统,在混合型舰船姿态控制上,出现准确度不足的问题。     

数字信号处理器的水下成像实验系统开发

舰船在对水中目标进行侦察、探测及识别的过程中,需要运用水下成像实验系统,由此使得该系统成为舰船上不可或缺的重要系统之一。在对该系统进行开发时,为提高图像处理效果,可对数字信号处理器进行合理运用。通过数字信号处理器的加入,能够为水下成像实验系统提供强有力的技术支撑,选配适宜的硬件,并开发相应的软件程序,使系统可以对水下图像进行采集,经增强和降噪后,使图像更加清晰。数字信号处理器的加入使整个系统的性能得到全方位提升。     

基于神经网络的舰船电机转速控制系统

舰船电机有十分强烈的非线性变化特点,当前控制系统不仅无法有效对舰船电机转速进行高精度的控制,而且无法对舰船电机转速进行在线控制。为了获得理想的舰船电机转速控制效果,提出基于神经网络的舰船电机转速控制系统。首先分析当前舰船电机转速控制系统,找到舰船电机转速控制系统的局限性,然后采用PID控制机制对舰船电机转速进行控制,并根据舰船电机转速控制误差对PID控制参数进行在线调整,最后实现舰船电机转速控制仿真实验。结果表明,神经网络能够实现准确、快速的舰船电机转速控制,各项指标满足舰船电机转速控制的实际要求,同时舰船电机转速控制效果优于当前其他方法,结果验证了本文舰船电机转速控制系统的优越性。     

变工况运行中舰船汽轮机不平衡负荷协调控制系统

传统的协调控制系统在变工况运行条件下,很难控制舰船汽轮机内部不平衡负荷,每个阶段使用的控制方式相同,控制范围小,具有很大的局限性。为了解决上述问题,设计一种新的舰船汽轮机不平衡负荷协调控制系统,硬件结构包括负荷控制系统和子控制系统两部分,使用PID调节器和运算器构建汽轮机协调主控器,通过反馈控制和能量平衡两个思路设计子控制系统。利用比例调节、积分调节、微分调节实现软件工作。为验证系统效果,与传统协调控制系统进行了实验对比。结果表明,设计的协调控制系统能够控制汽轮机内部绝大多数不平衡负荷,为船舶稳定运行提供有力的技术支持。     

互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统设计

针对传统舰船移动数据采集与分析系统中通信模块对干扰信号处理能力不强,导致采集到的舰船移动数据准确率不高的问题,设计一种互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统。硬件部分采用GPS Pathfinder接收机,采用ARM处理器芯片S3C6410为核心的嵌入式开发板,通过串口连接MC9S 12XS 128单片机,完成硬件部分的设计。软件部分首先计算舰船移动无线延拓静校正频率波数域,然后利用舰船的终端采集上传的数据具体格式,划定舰船移动数据的分析权限,完成系统的软件设计。实验结果表明,与传统的舰船移动数据采集与分析系统相比,互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统最终采集到的舰船移动数据的精准度更高,更适合实际运用。     

舰船机械部件散热控制系统研究

传统舰船机械部件散热控制系统,存在部件局部温度数据采集精度误差大,散热电路控制信号反馈量差量较大,导致散热系统控制准确度降低。针对问题产生原因,提出舰船机械部件散热控制系统研究。通过组建多区域高精度热量采集硬件,对舰船机械部件不同区域热值进行±0.01℃的高精度数据采集;软件部分通过PID神经网络算法,对不同区域热值进行最优量分析计算;引入模糊控制补偿算法,根据热值数据信号,对控制电路信号耦合进行误差补偿,提升散热控制电路的控制精度。通过仿真测试表明:设计系统能够在较短的时间内,将机械部件温度降低20℃,在时间层面上设计系统响应性更好,控制精度更高,更符合舰船机械部件散热控制应用标准。     

摆动螺旋桨目标图像特定周期清晰成像系统设计

针对传统船舶摆动螺旋桨目标周期图像成像系统,在特定周期下受到外界环境光影响,无法在微光环境中摆动螺旋桨目标清晰成像的问题,进行深度分析。根据分析结果提出设计摆动螺旋桨目标图像特定周期清晰成像系统。首先对传统系统硬件部分进行修正,修正方式采用创建新硬件的方式。通过创建微光COMS图像采集单元,对传统硬件图像采集环境参数进行提升修正;其次,引入图像噪声概率算法对采集图像进行噪声参数优化,得到清晰摆动螺旋桨目标特征周期图像。最后,通过对比实验的结果数据证明提出设计的系统能够解决传统系统特定周期摆动螺旋桨目标成像清晰度差的问题。     

无线网络舰船信息采集系统设计

为了减少舰船信息采集的时间,设计一个无线网络的舰船信息采集系统。通过无线网络的舰船信息采集系统、模拟信号/数字信号转换模块、电源模块、微处理器与无线传感网络节点设计5个方面完成无线网络的舰船信息采集系统的硬件设计;在系统软件部分,对数据采集程序与数据交互进行了设计。实验结果表明,本文设计的无线网络舰船信息采集系统有效减少了信息采集时间,并减少了丢包率。     

基于数字信号处理器的舰船PID自动舵监控系统

由于在利用传统系统进行舰船PID自动舵监控时,在运行机组为1组～6组的范围内,存在舵角值采集准确度较低的问题,因此提出一种基于数字信号处理器的舰船PID自动舵监控系统。系统的硬件构成包括数据处理模块、服务器模块。其中数据处理模块由数字信号处理器、数据采集卡构成;服务器模块由舵机服务器、主机服务器、电站服务器、移动工作站、主交换机、打印机构成。系统的软件构成包括监控模块、交互模块。其中监控模块主要是以VC++6.0平台为基础,与数据库、分布式网络等技术相结合来实现监控与警报功能。交互模块能够通过交互界面实现人机交互功能,硬件与软件相结合实现舰船PID自动舵的监控。通过对比实验证明了该系统的舵角值采集准确度高于传统系统,实现了数据采集性能的提升。     

舰船电力推进系统建模与稳定性研究

电力推进系统主要由发电机、配电器、驱动电机和螺旋桨等部件组成,相对于传统的燃油驱动系统,电力推进系统灵活性更高,稳定性也更好。本文研究的目标是提高舰船电力推进系统的稳定性,建立电力推进系统的各部件数学模型,设计了电力推进系统的电机稳定性控制器,并对伺服电机在瞬时冲击下的稳定性进行了仿真。     

船舶除锈机器人驱动控制系统优化设计

传统系统缺少硬件驱动电路和软件系统调速功能设计,导致系统驱动控制效率较低,为了解决该问题,优化设计了船舶除锈机器人驱动控制系统。根据系统硬件总体结构,设计下位机伺服控制器,采用AT89C51型号单片机,对电机运转进行控制,依据控制器接线情况获取相应脉冲信号。由接口相向传送该信号,通过电机驱动电路控制原理,从光电隔离电路中获取最终脉冲信号,引进电机驱动器之中进行控制,由此完成系统硬件设计。使用C语言维护软件功能,通过RS-485串口接收到来自上位机系统指令,设计系统调速功能,通过脉宽控制除锈机器人左右2个伺服驱动器在相应状态下运转,由此完成软件部分的优化设计。通过实验对比结果可知,该系统最高控制效率可达到95%,为大型船舶除锈高效工作提供支持。     

基于机器人的舰船智能导航系统设计

随着AI控制技术的发展,智能机器人的应用领域在不断扩展,针对传统舰船导航系统航迹精度控制差的不足,设计一种基于机器人的舰船智能导航系统。智能导航系统的硬件部分由AMI1086芯片、FPGA电路控制模块、AIS信号收发模块、GPS导航模块和数据存储模块等部分构成,并给出基于机器人控制的舰船导航系统的主控程序,和用于航向纠偏的脉冲信号累计控制算法,以实现对舰船海上航行的精确控制。仿真结果表明,提出系统设计在航迹偏差方面要明显优于传统系统,有助于保证舰船的安全行驶。     

舰船直流电机转速自稳定控制系统

设计1套自主控制能力较强的舰船直流电机转速自稳定控制系统。采用PID控制量增量缩小化处理、引入电流截止负反馈、优化硬件电路设计等方法提高控制系统对电机转速控制的自稳定性和保证系统工作的安全性。该系统能够实现硬件软启动控制、电枢过流保护、抗电网电压波动等功能,试验证明该系统能够控制电机在既定的转速下平稳运行。     

基于数字信号处理的舵角反馈指示系统

针对传统式自整角机舵角反馈指示系统受周围环境影响精度低、可观测性不强、成本高等问题,设计研发一种基于数字信号处理的舵角反馈指示系统。以STC系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件和软件两部分对舵角反馈指示体统进行研究与设计。通过半实物模拟仿真平台模拟舰船航行实验,对比分析舵角反馈指示系统性能。实验结果表明,本文设计的舵角反馈指示系统最终能实现精度高、实时性强的舵角指示,有效降低了设计成本。     

舰船控制系统中复合误差控制算法

针对舰船中多因素交互的电力推进控制系统误差特性,选取电机系统为研究对象,通过对误差控制算法和控制模型的研究,设计一种基于滑模控制和模糊神经网络控制相结合的电机转速误差复合控制系统,克服了电机单一控制的不利,消除了系统中电流输出的抖动现象,保证了控制系统输出的稳定性和平稳性。     

船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统

针对传统的电镀层厚度控制系统因延时长,影响镀层控制精度的问题,设计船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统。在传统控制系统硬件部分的基础上,设计单片机控制模块,完成系统硬件部分的设计。基于设计的硬件部分,设计系统的软件部分。计算电镀控制器反馈预测值,并根据计算结果,设计电镀铬层厚度控制器。检测电镀铬层厚度后,将检测数据输入单片机中,经过单片机处理分析后,输出控制指令。由控制器按照指令控制执行器实现对电镀过程的控制,完成船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统设计。设计与传统电镀厚度控制系统的对比实验,证明了设计的电镀铬层厚度自动化控制系统的延时短,能够提高镀层厚度的控制精度,性能更优越。