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基于ARM的船舶自动舵测试系统研究
| 论文题名： | 基于ARM的船舶自动舵测试系统研究 |
| 关键词： | 自动操舵仪;ARM处理器;船舶控制系统;数学模型 |
| 摘要： | 随着全球经济的发展，以船舶为载体的航运行业的优势逐渐凸显出来。对于船舶来说，自动操舵仪是进行航向控制的关键性设备，它性能的好与坏会直接影响到船舶是否能够安全、高效、经济的运行。然而，在装载到船舶之前，自动操舵仪由于得不到输入、输出信号，而无法进行正常的功能测试，这使得对于自动操舵仪的研制、升级以及检修面临很大困难，为此，本文结合实际自动舵以及嵌入式系统，设计并实现了一套基于ARM的船舶自动舵测试系统。 首先，根据船舶控制系统的工作原理，本文对船舶自动舵测试系统的整体硬件框架进行了设计。通过PLC与步进电机来代替实船中复杂的液压舵机系统产生舵角，采用ARM嵌入式系统装载船舶数学模型模拟实船的运动，产生航向数据以及处理舵角数据，自动操舵仪则选用可在实船中使用的真实自动操舵仪，再通过各个硬件的特性，将设备之间进行电气连接，使整个硬件系统组成完整的闭环。 然后，作者在Qt环境中为ARM设计了一套基于ARM的船舶自动舵测试软件。首先在Matlab中建立了船舶数学模型，之后通过Matlab Coder将其转化为C文件;同时，设计了可对舵机转速、航速以及运行环境等进行设置的参数设置界面，为船舶模型载入运行参数;还设计了图形显示界面用于显示模拟船舶运动时的航迹、航向以及舵角数据，期间解析了IEC61162通信协议，为自动舵与ARM板间通信建立了协议基础。为了实现对自动舵的远程测试，还在手机中设计了一套测试软件，也包含参数设置以及图形显示界面，并将Wi-Fi模块接入ARM板，通过UDP协议，使其在网络间与手机完成通信。 最后，作者对整套系统进行了综合测试，包括通过手动以及随动操舵对硬件进行了测试，显示硬件性能良好;通过回转试验以及“Z”型试验验证了ARM板中船舶模型的有效性;通过航向控制试验，对自动操舵仪的控制性能进行了测试，试验结果表明自动舵的控制性能优异。总体测试结果表明，所设计的基于ARM的船舶自动舵测试系统结构合理，功能正确，具有一定的应用价值。 |
| 作者： | 刘鹏 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 沈智鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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