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基于VxWorks的气垫船航向控制方法半实物仿真研究
| 论文题名： | 基于VxWorks的气垫船航向控制方法半实物仿真研究 |
| 关键词： | 全垫升气垫船;VxWorks平台;航向控制;半实物仿真 |
| 摘要： | 全垫升气垫船作为一种新型的海洋交通运输工具，其采用先进的控制、制造技术以及高科技的装备技术，凭借自身的高速度、高效率、高耐波性而受到广泛关注。在军用方面，由于气垫船特殊的船体结构决定了其特有的快速性和两栖性，这种特性可以大大提高登陆作战的效率，这将对两栖作战产生巨大的影响；除此之外，利用气垫船对水下物理场影响小的特点，气垫船还可以用来做探雷艇，扫雷艇。在民用运输方面，气垫船可以作为河口以及沿海客船等。 气垫船不同于常规排水船舶，航行时其所受水阻力很小，受风浪干扰很大。高速航行时容易导致船低头从而造成埋首现象；低速航行时，容易导致船转艏同时还伴随严重的侧滑。正是由于气垫船的这些特性决定了它的安全性较差，不易操控。而目前国内的气垫船还主要依靠人工操控，驾驶员压力大，很容易操作失误造成重大损失。因此降低操船难度，减轻气垫船驾驶人员的操船负担,从根本上提高气垫船航行的可靠性、稳定性和安全性，全垫升气垫船自动驾控系统及其航向控制研究具有非常重要的意义。 本文主要以全垫升气垫船为研究对象，以气垫船综合驾控系统中加固计算机为硬件平台，以实时操作系统VxWorks为软件平台，对气垫船航向控制方法进行了半实物仿真研究。具体工作内容如下: 首先针对气垫船综合驾控系统中加固计算机的主要功能，完成加固计算机BSP的配置及其底层多个扩展模块基于 VxWorks操作系统的驱动开发，为后续气垫船半实物仿真搭建平台。 然后对气垫船的运动受力进行分析研究，根据模块化建模思想对气垫船的各个模块建模，然后将各模块受力进行合并，按照力与力矩的合成原则，完成气垫船运动数学模型的建立。 考虑到工程上常用的PID控制算法的缺陷，利用BP神经网络算法与PID控制算法相结合，采用神经网络优化传统PID控制方法提高系统控制精度，从而为气垫船的航向控制提供理论支撑。 最后根据仿真过程介绍了半实物仿真的流程，以及仿真环境的建立，并进行了气垫船的直航以及操舵回转的仿真，最后完成PID控制算法和BP神经网络PID控制算法的航向控制仿真并将仿真结果进行分析比较得出相关结论。 |
| 作者： | 王波 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 林孝工 |
| 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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