船舶舵-翼舵—鰭-翼鰭數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由水動力實(shí)驗(yàn)所知，在一定范圍、同一角度下，舵(鰭)所能達(dá)到的升力值會隨拱度增大而增大，升阻比也會有一定的改善。利用這一特性，人們設(shè)計出了船舶的襟翼舵及襟翼鰭，用以改善舵、鰭的水動力性能。但目前大多數(shù)工程中主舵/襟翼舵、主鰭/襟翼鰭之間的轉(zhuǎn)角比確定，并不能真正發(fā)揮出翼舵、翼鰭的全部性能。
　　 本文參考劉勝教授在“船舶舵/鰭聯(lián)合減搖魯棒控制研究”一文中提出的舵/翼舵-鰭/翼鰭魯棒綜合協(xié)調(diào)控制方法，通過舵/翼舵-鰭/翼鰭的聯(lián)合運(yùn)動，

2、在盡可能減小主舵、主鰭的運(yùn)動幅度的同時，由小控制面翼舵、翼鰭運(yùn)動提供所需扶正力矩，以達(dá)到降低能耗，提高系統(tǒng)可靠性的效果。利用3片TMS320C6713芯片，依據(jù)消耗能量最小原則設(shè)計并行遺傳算法，分配舵角/翼舵角、鰭角/翼鰭角。與傳統(tǒng)串行遺傳算法相比，并行遺傳算法在運(yùn)算時間上節(jié)約了44.6％，解決了傳統(tǒng)遺傳算法實(shí)時性不強(qiáng)，無法用于實(shí)時控制的問題。同時，本文采用魯棒控制算法使自動舵控制系統(tǒng)和減搖鰭控制系統(tǒng)正常工作，改善航向/橫搖控制效果，提

3、高系統(tǒng)的適航性。具體工作如下：
　　 首先，對帶有舵/翼舵-鰭/翼鰭的船舶航向/橫搖數(shù)字控制系統(tǒng)和控制器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并提出控制器在硬件、軟件方面的整體設(shè)計方案。最后給出控制器設(shè)計所需的魯棒調(diào)節(jié)器、舵角/翼舵角-鰭角/翼鰭角分配規(guī)則以及最小能量方程。
　　 其次，對控制器硬件進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計TMS320C6713最小系統(tǒng)板，其中包含了對電源模塊、復(fù)位模塊、時鐘模塊設(shè)計、異步串行通信(UART)模塊、多通道緩沖串口(M

4、cBSP)模塊，測試訪問端口和邊界掃描結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(JTAG)接口模塊及閃存(FLASH)模塊電路的設(shè)計，并制作PCB板。
　　 然后，詳細(xì)設(shè)計控制器軟件部分，給出具體設(shè)計流程。控制器程序主要由初始化程序、串口通信程序、并行遺傳算法、魯棒調(diào)節(jié)器程序以及McBSP通信模塊程序五部分組成。
　　 最后，把所設(shè)計的控制器集成到船舶舵/翼舵-鰭/翼鰭航向/橫搖數(shù)字控制系統(tǒng)中，對控制器的硬件、軟件進(jìn)行調(diào)試，并進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。在不同海情、