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基于VxWorks的气垫船航迹控制器研究
| 论文题名： | 基于VxWorks的气垫船航迹控制器研究 |
| 关键词： | 全垫升气垫船;VxWorks操作系统;航迹控制器;模糊神经网络;模拟仿真 |
| 摘要： | 气垫船是由空气支撑的，其航行时受到水的阻力就比较小，而受到风、浪、流的影响会比较大。当气垫船高速航行时，会造成船体横倾、舷漏气等情况，使气垫船出现侧滑等危险的航行状态；而当气垫船低速航行时，波浪会使气垫船底部围裙面积和气垫体积产生变化影响到气垫船的气垫压力，进而影响气垫船的航行状态。这些问题的出现，正是由于气垫船的特殊构造导致的。为了解决此类问题，国内外专家开始将综合驾控系统应用在气垫船的控制中，这样不但可以减轻驾驶员的负担，还可以使气垫船的航行更加安全。 综合驾控系统中上位机的界面程序原本运行在DOS操作系统下，但是DOS操作系统自身存在很多的弊端，它是一个单用户单线程的操作系统，处理事件的时间较长，实时性不够，而且系统已经不支持现有的最新技术。而VxWorks操作系统是一种嵌入式实时操作系统，采用多任务多线程的处理方式，广泛应用于工业和军事上。本文将原本运行在DOS系统下的界面程序移植到了VxWorks操作系统下，为了进一步提高气垫船控制的实时性，本文设计气垫船航迹控制器，应用模糊神经网络控制方法实现了气垫船航迹的控制。 本文主要以全垫升气垫船为研究对象，以 VxWorks操作系统及综合驾控系统中的加固计算机为开发环境。具体工作内容如下： 首先本文根据模块化建模思想，建立了控制对象气垫船的运动数学模型。 其次，介绍了模糊逻辑及神经网络的理论基础，为了更好的控制气垫船的航行轨迹，本文选择模糊神经网络控制方法对气垫船进行控制。根据模糊控制和神经网络控制各自的优缺点，将二者进行融合，弥补了互相的缺点、放大了各自的优点。利用模糊神经网络控制方法设计了航迹控制器，为气垫船的航迹控制提供了强大了理论支撑。 再次，为了更好的控制气垫船，本文选择Tilcon图形软件开发工具来设计气垫船的运动显示界面。通过对Tilcon开发技术和VxWorks操作系统的开发环境进行研究之后，建立了交叉开发平台，详细介绍了图形界面的设计以及应用程序的开发。 最后，为了验证在VxWorks操作系统下本文所设计的控制器的正确性，进行了仿真。首先对第二章建立的模型进行验证，主要是对气垫船进行了直航以及操舵回转的仿真，然后对模糊航迹控制器与模糊神经网络航迹控制器所实现航迹控制进行比较，从仿真图形分析给出了结论。 |
| 作者： | 张影 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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