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面向多机组协调的汽轮机数字控制器设计
| 论文题名： | 面向多机组协调的汽轮机数字控制器设计 |
| 关键词： | 船用汽轮机;数字控制系统;多机组协调;PCI总线;FPGA技术 |
| 摘要： | 汽轮机调节系统是船用汽轮机必不可少的组成部分，它不但能够保证船舶的正常航行、停泊、作业，而且能够提高汽轮机组的可靠性、安全性以及经济性。当前大型舰船普遍采用多台汽轮机组并用的方式，以保证船舶的动力输出。传统的汽轮机控制系统都是针对单一机组进行设计的，无法完成多台汽轮机组的协调控制任务，从而造成了船舶过弯不够灵活，舰载机起飞或着舰过程，舰面倾斜等问题。 本文针对这一实际问题，提出了一种能够完成多台汽轮机组协调控制任务的汽轮机数字控制系统设计方案。通过对协调控制算法的研究与仿真，达到了船舶战术机动、航态保持的目的，提高了船舶的生存能力，对舰载机起飞和着舰的过程起到一定的保护作用。 协调控制系统分为人机交互界面、主控制器和协控制器三个部分：人机交互界面采用LabVIEW虚拟仪器技术实现，通过编写PCI设备在Windows下的驱动以及LabVIEW调用动态链接库等方式实现对自研PCI设备的读写操作，完成协调控制算法的执行；主控制器基于PCI总线和FPGA进行设计，外围电路包括：数字量输入输出、模拟量输入输出、通信接口及存储器模块，完成多机组间转速协调分配的任务；协控制器以DSP作为主控芯片，以电液执行器作为被控对象，以位置传感器模拟量信息作为阀位反馈信号，通过给定电流、电压信号调节电液执行器活塞位置，控制汽轮机进汽阀开度，达到单一汽轮机组转速调节的目的。 本文通过对各种协调控制算法的研究与仿真，验证了通过协调四台机组转速缩短船舶过弯半径、减少过弯时间以及实现多台机组转速同步的可行性，从而达到船舶战术机动以及航态保持的目的。课题完成了对硬件平台的设计与搭建以及相关软件程序的编写。通过对系统各部分的调试以及整机联调等相关测试结果的分析，验证了该控制器的功能。 |
| 作者： | 姜鑫 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 刘繁明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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