本文關(guān)鍵詞：減搖水艙嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

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【摘要】：船舶在海面航行時,會由于海況的影響,導致橫搖運動加劇。減搖水艙作為最廣泛使用的減搖裝置之一,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可在零航速和低航速下進行減搖等優(yōu)點。可控被動式減搖水艙作為一種高效的減搖水艙,可通過自動控制系統(tǒng)控制氣閥和水閥的狀態(tài)改變水艙內(nèi)水的振蕩周期,以適應(yīng)不斷變化的海況,保證在任何海浪的作用下都可以進行減搖。由此可見,良好的減搖水艙控制系統(tǒng),對提高減搖水艙的減搖效果,進而改善船舶的安全性,減少運輸成本,提高裝卸效率,有著重要的作用。 為了實現(xiàn)減搖水艙控制系統(tǒng)對水艙自動控制過程中對船舶狀態(tài)信息的采集、分析,進而實現(xiàn)對水艙的有效控制,論文根據(jù)船舶減搖水艙試驗裝置的實際情況及可控被動式減搖水艙的減搖原理進行了需求分析和功能分析,其中的核心部分為模塊通訊協(xié)議以及自動控制算法的研究及設(shè)計。論文提出了一種基于MicroCAN通訊協(xié)議的嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案基于高性能、高可靠性的ARM芯片對系統(tǒng)進行分布式設(shè)計,將系統(tǒng)分為中心控制器和人機交互模塊,其中中心控制器由中心控制模塊、I/O控制模塊、通訊轉(zhuǎn)接模塊三部分組成。論文針對各模塊進行了分析和研究,實現(xiàn)了各個模塊的機械設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 系統(tǒng)樣機通過了500小時穩(wěn)定性實驗及《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗標準》的實驗項目,系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性滿足軍用產(chǎn)品要求。兩組減搖效果實驗結(jié)果分別為78%和58%；系統(tǒng)可以產(chǎn)生較好的減搖效果。 系統(tǒng)滿足實船上對可控被動式減搖水艙的使用要求。目前該系統(tǒng)已安裝于十艘高等級船舶當中。
【關(guān)鍵詞】：減搖水艙 可控被動式 分布式系統(tǒng) 嵌入式 減搖算法
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U664.73;TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 第一章 諸論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 國內(nèi)外減搖技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 減搖裝置概述13-17
• 1.2.2 減搖水艙的發(fā)展17-21
• 1.3 減搖水艙控制裝置概述21-22
• 1.3.1 常見減搖控制裝置21
• 1.3.2 可控式減搖水艙控制裝置在系統(tǒng)中的作用21-22
• 1.4 控制裝置的選擇22-23
• 1.5 論文的研究意義、目標和內(nèi)容23-24
• 1.6 本章小結(jié)24-26
• 第二章 水艙嵌入式控制系統(tǒng)概述26-34
• 2.1 減搖水艙減搖原理26-30
• 2.1.1 被動式減搖水艙減搖原理26-28
• 2.1.2 可控被動式減搖水艙減搖原理28-30
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計概述30-33
• 2.2.1 需求分析30-31
• 2.2.2 系統(tǒng)設(shè)計31-33
• 2.3 系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)及軟硬件結(jié)構(gòu)33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 減搖自動控制算法的研究與設(shè)計34-46
• 3.1 船舶-減搖水艙模型34-37
• 3.1.1 船舶-被動式減搖水艙模型34-36
• 3.1.2 船舶-可控被動式減搖水艙模型36-37
• 3.2 海浪模型37-39
• 3.2.1 簡單波37
• 3.2.2 不規(guī)則海浪37-39
• 3.3 減搖自動控制算法的研究39-41
• 3.3.1 關(guān)閥時刻確定39
• 3.3.2 開閥時刻確定39-41
• 3.4 減搖自動控制算法的設(shè)計41-43
• 3.5 減搖效果的評定43-45
• 3.5.1 減搖能力43-44
• 3.5.2 減搖效率44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 系統(tǒng)機械及硬件系統(tǒng)設(shè)計46-56
• 4.1 系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)46-48
• 4.1.1 減搖水艙控制箱結(jié)構(gòu)46
• 4.1.2 中心控制器機械設(shè)計46-47
• 4.1.3 人機交互模塊機械設(shè)計47-48
• 4.2 中心控制器硬件設(shè)計48-52
• 4.2.1 中心控制模塊硬件設(shè)計48-49
• 4.2.2 I/O控制接模塊硬件設(shè)計49-51
• 4.2.3 通訊轉(zhuǎn)接模塊硬件設(shè)計51-52
• 4.3 人機交互模塊硬件設(shè)計52-54
• 4.3.1 ECM-152052-53
• 4.3.2 人機交互模塊結(jié)構(gòu)53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計56-70
• 5.1 引言56
• 5.2 CAN總線56-58
• 5.2.1 CAN總線簡介56-57
• 5.2.2 CAN總線特點57-58
• 5.3 MicroCAN通信協(xié)議58-61
• 5.3.1 MicroCAN數(shù)據(jù)格式定義58-60
• 5.3.2 數(shù)據(jù)通訊流程60-61
• 5.4 中心控制器軟件設(shè)計61-65
• 5.4.1 中心控制模塊軟件設(shè)計61-63
• 5.4.2 I/O控制模塊軟件設(shè)計63-64
• 5.4.3 通訊轉(zhuǎn)接模塊軟件設(shè)計64-65
• 5.5 人機交互模塊設(shè)計65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 第六章 實驗分析及系統(tǒng)應(yīng)用70-76
• 6.1 自動控制算法測試70-73
• 6.2 系統(tǒng)運行環(huán)境實驗73-75
• 6.3 穩(wěn)定性實驗75
• 6.4 系統(tǒng)應(yīng)用情況75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-80
• 7.1 總結(jié)76-77
• 7.2 展望77-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士期間承擔的科研任務(wù)及主要成果84

【參考文獻】

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本文編號：1113334