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分段船体数控定位机控制系统研究
| 论文题名： | 分段船体数控定位机控制系统研究 |
| 关键词： | 分段船体;数控定位机;控制系统;巨型总段 |
| 摘要： | 巨型总段建造法已成为当今世界最先进的造船方法之一,由于能够迅速提高造船产能与效率并增加经济效益,已逐渐被各大船厂所重视。数控定位机是该方法需要大量使用的一种专用设备,可以解决对接船体总段与基准船体总段合拢时的快速对接问题。本课题旨在设计一种有效的控制系统,通过协调控制每台数控定位机进行快速准确定位,从而实现分段船体在对接时的位姿控制任务。 根据数控定位机支撑结构和对接船段的运动要求,为保证对接的快速性、稳定性、和准确性,基于多机器人协作的运动控制特点,建立了由主控制器和从控制器组成的控制系统总体方案,并提出集中控制结构层次和点动调整方法。 通过深入研究数控定位机单台工作与多台协调运动时的实际需求,以SMT32F103VCT6单片机为控制芯片,搭建硬件电路各功能模块,完成了主、从控制系统硬件电路的设计;建立了基于RS485总线的通讯网络,并对其进行抗干扰处理,从而保证主、从控制器之间通讯的连续稳定运行。 单台数控定位机为三自由串联机构,使用几何法以其定位基准建立单机正逆运动学模型,完成了单机的位置运动控制算法。在此基础上,结合多机器人协作运动控制方法,建立支撑分段船体的16台定位机的全局基座坐标系;应用坐标系间齐次变换方法,建立16台定位机协作控制的正逆运动学模型,以及分段船体位姿调整的主控制系统解耦算法,并使用Matlab软件分析了分段船体的位姿调整空间。 最后,应用LabVIEW软件编写上位机监测系统程序,使用搭建的整体控制系统实验平台完成了系统联调实验,验证了控制系统的稳定性和可靠性,以及运动控制方法的可行性和正确性。使用Matlab软件建立误差定量分析模型,研究了误差因素对单机运动和分段船体整体运动产生的影响。 |
| 作者： | 乔兴旺 |
| 专业： | 机械电子学 |
| 导师： | 杨勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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