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海图作业标绘台控制系统设计与实现
| 论文题名： | 海图作业标绘台控制系统设计与实现 |
| 关键词： | 船舶驾驶;海图作业;作业标绘台;数字技术 |
| 摘要： | 海图作业标绘台作为现代船舶导航系统的重要组成部分，在船舶航海作业中起着无可替代的作用。近年来，航海环境日益复杂，这对标绘台的功能和性能提出了更高的要求，而科技的不断进步，使标绘台的改进有了坚实的基础和广阔的空间。 本文首先结合当下的航海环境，对标绘台提出了新型标绘台改进设计方案。根据改进方案，对计算机系统进行了重新设计，选用了ARM系列芯片S3C6410作为标绘台的处理器，嵌入式Linux作为标绘台的操作系统；对执行机构进行了改进设计，选用交流伺服电机代替步进电机，提高了标绘速度的同时降低了系统噪声。其次，在控制算法方面，为了提高标绘台的标绘精度，即X轴、Y轴上两个交流位置伺服系统的定位精度，对相应的控制器进行了设计。考虑到X轴、Y轴机械传动机构耦合带来的负载变化所引起的伺服系统时变性、非线性的特点，设计了模糊神经网络控制器。通过与PID控制的仿真效果的对比可知，模糊神经网络能有效的应对伺服系统工作过程中系统参数变化、负载转矩变化的问题，具有良好的控制效果。再次，为了提高标绘台的标绘效率，设计了基于人工蜂群算法的路径规划算法。仿真结果表明，标绘台进行多目标点标绘时，该算法可以较快的计算出最优的标绘路径，提高了标绘效率。通过与遗传算法的对比，本文的路径规划算法无论是优化时间还是优化结果，都优于遗传算法。最后，对新型标绘台的软件系统、交流伺服驱动模块、CAN通信模块以及网络通信模块的相关软硬件进行了设计和实现。由于软硬件运行于 ARM-Linux平台，因此研究了该平台下设备驱动程序的设计方法；针对交流伺服电机模块，设计了交流伺服驱动器的外围电路，设计了利用S3C6410自带的PWM定时器产生电机所需脉冲的方法及相应的驱动程序；针对CAN总线通信模块，设计了模块电路和CAN驱动程序；针对网络通信模块，设计了Linux下网络通信的程序。为了测试交流伺服驱动模块和通信模块，搭建了测试系统，测试结果表明，两个模块均可正常工作，满足系统要求。 |
| 作者： | 陈云龙 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 周卫东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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