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全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究
| 论文题名： | 全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究 |
| 关键词： | 全方向推进器;水动力试验;控制系统 |
| 摘要： | 潜器是海洋开发与研究的重要工具之一，它的发展要求本身更加轻量化、小型化，同时还要满足其操作性能的要求，全方向推进器便是基于上述要求应运而生的。全方向推进器由一组从船体伸向水中并绕垂直船体的轴线作圆周运动的叶片组成，该组叶片在绕圆周轨迹公转的同时，还绕自身的固定轴自转。使用这种装置可以减少推进器的数目，这将对改善潜器内部的布置和减轻潜器本身重量有利。 本论文研究的全方向推进器主要是为了研究水动力实验而设计的。该全方向推进器由主动圆盘、主动圆盘驱动装置、叶片、叶片驱动装置和支架等部分组成。主要设计了全方向推进器水动力试验平台的控制系统，并对该控制系统进行了实验研究。 全方向推进器水动力试验平台的控制系统采用集中控制方法实现。叶片控制系统以ATMega128L，和FPGA(现场可编程逻辑器件)为控制核心，主要由ATMega128L高性能单片机、功率放大模块、存储模块、通信模块、FPGA模块等组成。3-5个叶片采用直流电机驱动，设计了以功率放大器件IRFP450为核心的功率放大模块来实现叶片的驱动。 根据全方向推进器叶片的摆线规律，推算叶片运动与主动圆盘位置的关系，并将叶片的运动规律存储在Flash中，实时提取应用。开发了基于uC/OS—Ⅱ嵌入式操作系统的软件，实现了3-5个叶片的位置伺服控制。 基于伺服控制理论研究，利用dSPACE/Simulink实时仿真平台进行了叶片伺服驱动系统的半物理实时仿真。将叶片传动系统引入控制回路，将实现叶片位置伺服控制算法模型转化为Simulink与RTI联系的仿真模型，从而构成了半物理仿真系统，应用ControlDesk实时测试显示工具对叶片伺服控制参数进行了实时调节。此后，将全方向推进器应用于船舶水池实验室的现场实验中，获取全方向推进器运动的实际运动数据，对比理论的运动数据，验证系统的可行性。 |
| 作者： | 贺伟 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 张立勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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