船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)研究.pdf

1、目前，國(guó)內(nèi)對(duì)船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的研究不是十分廣泛。半實(shí)物仿真是介于實(shí)物仿真與純數(shù)學(xué)仿真之間的一種平臺(tái)，它具有實(shí)時(shí)性好、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)，與此同時(shí)，半實(shí)物仿真又可以接近甚至達(dá)到實(shí)物仿真的效果。因此，搭建船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái)對(duì)于工程應(yīng)用具有非常重要的意義。
　　 船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)主要包括舵機(jī)的控制、系統(tǒng)的通信、以及上位機(jī)監(jiān)控三大核心部分。本文從這三方面對(duì)自動(dòng)舵系統(tǒng)進(jìn)行了研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ①國(guó)內(nèi)

2、對(duì)于舵機(jī)控制大多還停留在PID控制階段，但由于舵機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)，PID控制很難達(dá)到很好的控制效果。本文引入了模糊變結(jié)構(gòu)控制方法，設(shè)計(jì)了基于指數(shù)趨近律的模糊滑模控制器，它具有魯棒性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。在MATLAB/Simulink中對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊滑?？刂七@兩種控制算法進(jìn)行了仿真研究和對(duì)比分析。仿真結(jié)果表明，基于指數(shù)趨近律的模糊滑?？刂圃谟休^強(qiáng)魯棒性的同時(shí)有效地消除了抖動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于船舶舵機(jī)有較好的控制效果。

3、>　　 ②船舶工作環(huán)境相對(duì)惡劣，同時(shí)對(duì)設(shè)備性能及可靠性的要求也比較高。根據(jù)這個(gè)特性以及船舶機(jī)艙自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，本文設(shè)計(jì)了工業(yè)以太網(wǎng)與CAN總線相結(jié)合通信平臺(tái)。CAN總線面向控制，能在惡劣環(huán)境下工作，能耐很強(qiáng)的電磁干擾，是國(guó)際船用標(biāo)準(zhǔn)。仿真結(jié)果表明，此通信平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性。
　　 ③只有解決了上位機(jī)監(jiān)控軟件與通信平臺(tái)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題，才能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)對(duì)舵機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。因此，平臺(tái)用到了OPC server