智能駕駛技術(shù)是當(dāng)前熱門的話題,通信技術(shù)和綜合船橋系統(tǒng)是實現(xiàn)船舶智能駕駛的關(guān)鍵。綜合船橋系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可以劃分為無線網(wǎng)、交換式以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)三層,而航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)屬于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。因此打造高效可靠的控制網(wǎng)絡(luò)是船舶智能控制進一步發(fā)展的前提。為了滿足智能船舶對于控制網(wǎng)絡(luò)的需求,本文針對航跡舵網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的問題,對網(wǎng)絡(luò)式航跡舵展開研究和設(shè)計,主要解決了航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計、航跡舵系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)這兩個問題。首先,研究分析了幾種常用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),采用了 CAN總線作為航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線。文中研究設(shè)計了航跡舵網(wǎng)絡(luò)接口電路和網(wǎng)絡(luò)報文傳輸格式,實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)的通信功能,并且滿足航跡舵網(wǎng)絡(luò)化控制的通信需求。其次,在Windows環(huán)境下利用Visual C++編程設(shè)計航跡舵軟件系統(tǒng)。研究分析了航跡舵系統(tǒng)在通信、綜合顯示、用戶操作、數(shù)據(jù)存儲等方面的功能需求,將航跡舵系統(tǒng)分為通信模塊、顯示模塊、操作模塊、存儲模塊、控制模塊等五個功能模塊,并對各個功能模塊進行設(shè)計實現(xiàn)。其中航跡舵控制器采用間接式航跡控制方案,航跡控制環(huán)節(jié)采用PI控制算法,航向控制環(huán)節(jié)采用單神經(jīng)元PID控制算法。最后,利用半實物仿真實驗對網(wǎng)絡(luò)式航跡舵的整體功能進行檢驗。航跡舵系統(tǒng)各部分都運行正常,通過控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對船舶模型的航向控制和航跡控制,實現(xiàn)了航跡舵預(yù)期的功能。本文所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)式航跡舵具有一定的實用性,使航跡舵融入到綜合船橋系統(tǒng)中更加方便,使船舶控制朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。
【學(xué)位單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U664.82
【部分圖文】：

第２章控制網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的研究與設(shè)計逡逑隨著現(xiàn)代船舶自動化的不斷發(fā)展，航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)也不斷發(fā)展。首先對航跡逡逑舵的總體結(jié)構(gòu)進行分析，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖２．１所示。逡逑邐１邐位置邐邐逡逑ＧＮＳＳ邋邐＞邐航邐舵令逡逑邐邐邐邋邐？舵逡逑申，贈邐Ｍ向、糊速￥邐跡逡逑＿邐＜邐和逡逑Ｋ邐＾邐實際舵角逡逑邐１邐航速邐舵逡逑測速儀邋邐？邐邐逡逑圖２．１航跡舵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｒａｃｋ邋ｋｅｅｐｉｎｇ邋ａｕｔｏｐｉｌｏｔ逡逑航跡舵從電羅經(jīng)、測速儀、ＧＮＳＳ等各傳感器采集航向、轉(zhuǎn)向速率、航速和位逡逑置等船舶航行實時信息，經(jīng)航跡舵控制器計算得到控制舵角，并將舵令傳達給舵逡逑機進行控制。這些數(shù)據(jù)的傳遞就需要通過航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。逡逑２．１網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)逡逑航跡舵的控制網(wǎng)絡(luò)屬于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，其拓撲結(jié)構(gòu)主要有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、樹逡逑形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［２６］：逡逑（１）環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑圖２．２環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｒｉｎｇ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑－５－逡逑

控制網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的研宄與設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點連成一個環(huán)，每個節(jié)點都有輸入、輸出圖２．２所示。逡逑結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)一般以一個方向傳輸，每個節(jié)點在接收到數(shù)據(jù)的同轉(zhuǎn)發(fā)給下一個節(jié)點。這種拓撲結(jié)構(gòu)最大的問題就是節(jié)點故障檢測困難，逡逑節(jié)點的故障會引起整個網(wǎng)絡(luò)的故障。逡逑）樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樣子就好像一顆倒置的樹，頂端的根節(jié)點就好像樹的主干若干個分支（子節(jié)點），每一個分支節(jié)點還可能帶有一個或若干個分支所示。逡逑

邐舵機邐羅經(jīng)逡逑圖２．５航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋２．５邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｒａｃｋ邋ｋｅｅｐｉｎｇ邋ａｕｔｏｐｉｌｏｔ逡逑航跡舵與ＧＮＳＳ、羅經(jīng)、測速儀、舵機，還有其它輔航設(shè)備通過只一條總線相逡逑連，共同構(gòu)成航跡舵控制網(wǎng)絡(luò)。這樣不僅可以合理地解決船舶航跡控制網(wǎng)絡(luò)中各逡逑種數(shù)據(jù)傳輸共享的問題，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，在滿足航跡舵系統(tǒng)實時性要求的同逡逑時減少數(shù)據(jù)線纜。逡逑－７－逡逑

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2828122