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海图作业标绘台控制系统改进设计与实现
| 论文题名： | 海图作业标绘台控制系统改进设计与实现 |
| 关键词： | 海图作业标绘台;模糊控制;嵌入式系统;动态仿真模型;船舶综合导航系统 |
| 摘要： | 本文以海图作业标绘台系统为工程背景，对标绘台的控制系统设计及嵌入式系统开发作了全面而深入研究。 海图作业标绘台是现代船舶综合导航系统中重要组成部分。它的功能是通过船上局域网络接收综合导航系统的导航信息和海图标绘信息等，该系统在实时嵌入式系统的控制下完成海图标绘操作。这个系统由多个嵌入式系统构成，分别负责通信、数字化、导航解算和标绘控制。该设备标绘精度高，实时性好，在现代船舶综合导航系统中应用广泛。 本文首先总结了航海标绘设备的国内、国外的发展情况，总结了木论文研究的主要内容。第二，扼要地研究了模糊控制系统的基本知识和应用，研究了模糊控制器的分析与设计方法，模糊控制系统的适用范围。并分析了使用该控制方法来改进海图作业标绘台控制系统的可行性。第三，本文详细分析了整个海图作业标绘台控制系统，对控制系统进行建模分析，给出了现有系统的不足和可改进之处，提出了新系统的控制指标要求。在此基础上完成了改进设计方案和模糊控制器的设计，包括模糊器、解模糊器和模糊推理机。第四，使用MATLAB仿真软件搭建了整个海图作业标绘台控制系统的动态仿真模型，模型包含4个部分，分别仿真整个系统的4个子模块。在搭建完成仿真模型之后，运行仿真模型，得到控制系统的动态仿真结果并且分析了仿真结果，将该仿真结果与原系统指标和期望设计结果进行了比较。第五，在Xilinx FPGA芯片的平台上完成了对系统硬件部分的改进设计。使用VHDL语言实现了控制系统的子模块--步进分频模块。使用Xilinx ISE仿真工具对该模块的功能和性能进行仿真验证，并分析仿真结果。使用布线工具Xilinx PACE将该模块实现到FPGA芯片上。最后，在基于VxWorks的嵌入式系统平台上，分析了VxWorks嵌入式操作系统的优点和适用情况。总结出标绘台嵌入式软件的设计方法和现有代码的结构和各个接口。在此基础上，使用C语言实现了本文设计的模糊控制器，包括模糊器、解模糊器和模糊推理机，给出了模糊控制器各个组成部分的软件流程图和源代码。 |
| 作者： | 宋明哲 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 郝燕玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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