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水动力加载控制系统的设计与实现
| 论文题名： | 水动力加载控制系统的设计与实现 |
| 关键词： | 船舶舵装置;水动力加载控制系统;软件开发 |
| 摘要： | 船舶舵装置是操控船舶航行方向的关键设备。船舶在水中航行时，是通过利用作用于舵叶上的水动力来控制航行方向。研究船舶舵装置在水中航行时的各项性能指标，最准确有效的方法是使用真实的船舶在真实的水中环境下进行，但这种方法是极不经济和现实的。如果能在室内条件下，通过一套加载控制系统，模拟水中环境，为船舶舵装置提供航行时所受的相应水动力，便能够克服环境条件，为船舶舵装置的设计和研究带来极大的便利。这便是本文的研究对象——水动力加载控制系统。本文的工作要点总结如下: 1、详细阐述水动力加载控制系统的理论基础。从舵的简介到舵的受力分析，再到舵的水动力计算，一步步阐明舵角——水动力曲线的计算生成过程。从数字PID控制器的公式推导，到位置型和增量型数字PID控制算法的对比及其程序逻辑流程图，再到PID控制参数的常用整定方法，系统地介绍如何运用数字PID控制器。 2、搭建水动力加载控制系统的硬件环境。深入研究PCI-1716数据采集板卡模拟输入输出功能的实现，全面测试对比单点数据采集和不同数据传输模式下的批量数据采集，择优选择最佳的模拟信号采集方案。介绍电液比例溢流阀的工作原理，分析电液比例溢流阀的控制特性，测试选定合适的控制量上下限。 3、开发水动力加载控制系统的配套软件。简要描述软件开发环境及其搭建配置要点，详细阐述软件系统三层架构的总体设计方法，分层介绍表示层、业务逻辑层和数据访问层的主要作用，并结合实际代码，着重讲解部分重点功能的实现方法。 4、测试运行水动力加载控制系统，分析系统运行结果。介绍系统的主要运行界面，给定不同的阶跃信号和斜坡信号，分析系统的实时响应曲线，验证系统开发设计的成功性。 系统实际运行测试结果表明，系统能够根据舵角信号计算出相应的给定水动力，运用数字PID控制器，通过电液比例溢流阀和液压缸等执行元件产生相应的实际力。无论给定水动力是阶跃信号，还是斜坡信号，系统都能够做到良好的控制，实际力稳定跟踪上给定力，响应速度快，超调量小，稳态误差低。所以说系统的设计开发是成功的。 |
| 作者： | 吴立业 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 余臻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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