載人潛水模擬器已廣泛應(yīng)用于人員的日常訓(xùn)練,然而針對深潛救生艇這一特殊對象,由于海況環(huán)境的復(fù)雜和不確定性,對人員的操縱控制提出更高的要求,性能單一的模擬器已不能滿足技能訓(xùn)練之需,所以,操縱訓(xùn)練模擬器的研發(fā)具有創(chuàng)造性意義。在這一背景下,通過在實(shí)艇控制原理、硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上將整個系統(tǒng)按功能分為八個模塊,分別對系統(tǒng)軟件底層應(yīng)用程序和硬件方案進(jìn)行開發(fā)改進(jìn);依據(jù)階段性開發(fā)研究成果,研發(fā)出了本文的深潛救生艇原型機(jī)操縱訓(xùn)練模擬器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基本的操縱技能訓(xùn)練,還增設(shè)特殊功能設(shè)計(jì),解決現(xiàn)有模擬裝置的局限性。本文以某型深潛救生艇操縱訓(xùn)練模擬器為研究對象,首先建立了六自由度運(yùn)動方程;以位置和艏向角控制為例,以相關(guān)理論為基礎(chǔ)對運(yùn)動方程進(jìn)行化簡,求解出其與所受力的傳遞函數(shù)。針對深潛救生艇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動分析,設(shè)計(jì)了模糊PID控制器,通過MATLAB/simulink仿真結(jié)果與常規(guī)PID控制比較,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的模糊PID控制器能夠?qū)崿F(xiàn)較好的控制效果,具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小的優(yōu)點(diǎn)。隨后構(gòu)建了深潛救生艇的仿真訓(xùn)練平臺和嵌入式控制開發(fā)板。設(shè)計(jì)了各部分的供電方案及功能實(shí)現(xiàn)電路原理;以STM32F103ZET6控制芯片為核心,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)采樣電路、I/O擴(kuò)展電路,使用S7_1200PLC實(shí)現(xiàn)了基于RS485點(diǎn)對點(diǎn)和以太網(wǎng)的通信方案,解決了超大量數(shù)據(jù)處理困難的問題。針對模、數(shù)信號之間的電磁干擾問題,對控制PCB板進(jìn)行模、數(shù)信號分開布局等細(xì)致的抗電磁干擾設(shè)計(jì)。此外,采用MCGS組態(tài)軟件,實(shí)現(xiàn)操縱數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控。該課題分為三部分:操縱訓(xùn)練模擬器控制系統(tǒng)、視覺控制系統(tǒng)和六自由度運(yùn)動平臺。本文主要針對其中的控制系統(tǒng)部分進(jìn)行研究設(shè)計(jì),通過現(xiàn)場調(diào)試、使用結(jié)果表明,本文開發(fā)的深潛救生艇仿真模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際裝備的基本功能,驗(yàn)證了所研發(fā)的操縱訓(xùn)練模擬器及其控制系統(tǒng)的理論和應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U666.158
【部分圖文】：

圖 1.1 Mystic 和 Avalon 號深潛救生艇Fig.1.1 Mystic andAvalon deep submergence rescue vehicle國深潛救生艇的研制成功及其有效援救效能激勵著世界各國競相學(xué)90 年代和新世紀(jì)的頭 10 年，全球開始第二階段的深潛救生艇研制。這

系統(tǒng)組裝圖

固定坐標(biāo)系和運(yùn)動坐標(biāo)系
【參考文獻(xiàn)】

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1 韋曉茹;蔡志堅(jiān);居戩之;;AVR單片機(jī)ATmega16與計(jì)算機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2012年14期

2 黃戈里;;MCGS組態(tài)技術(shù)的應(yīng)用研究[J];煤炭技術(shù);2012年01期

3 楊衛(wèi)風(fēng);胡小琴;蔡志勇;周漢州;;基于VAPS設(shè)計(jì)的多功能顯示器仿真[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2011年06期

4 ;國內(nèi)外載人潛水器的研發(fā)與應(yīng)用[J];海洋開發(fā)與管理;2010年08期

5 薛晶;;援潛救生系統(tǒng)裝備概況[J];船舶工程;2009年01期

6 張寧;;淺論我國深海載人潛水器的發(fā)展趨勢及管理體制[J];海洋開發(fā)與管理;2008年08期

7 付本國;孟慶鑫;臧海鵬;王立權(quán);;基于虛擬現(xiàn)實(shí)的載人潛水器操縱運(yùn)動仿真系統(tǒng)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2008年07期

8 付本國;孟慶鑫;劉漢明;;深潛救生艇現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];海洋工程;2007年04期

9 侯恕萍,嚴(yán)浙平;深潛救生艇的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];船舶工程;2004年04期

10 王宣銀,劉榮,賈光政,程佳;車輛運(yùn)動模擬6自由度平臺的協(xié)同控制研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2004年04期

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1 王中宇;基于CPLD的船舶操縱控制臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2013年

2 張曉磊;基于Virtools的救助船操縱運(yùn)動建模和仿真[D];大連海事大學(xué);2012年

3 李吉慶;基于模糊PID的某載人模型潛水器的運(yùn)動控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 黃磊;模糊控制技術(shù)在熱風(fēng)爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];長春理工大學(xué);2010年

5 肖金鵬;潛水器姿態(tài)與定深控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2009年

6 黃立波;非線性系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測控制[D];哈爾濱理工大學(xué);2007年

7 孫松濤;深潛救生艇動力定位系統(tǒng)控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

本文編號：2863395