本文關鍵詞：船舶操舵儀仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本課題以遠洋船舶的典型航向控制器為研究對象,研制了以西門子S7-200PLC為控制核心,結合PC機進行聯(lián)合控制、監(jiān)控與記錄的新一代船舶航向控制仿真器。該仿真器滿足IMO和中國海事局的各項要求,滿足各遠洋船舶公司未來船舶駕駛急需人才的培養(yǎng)與知識更新要求。 本文首先介紹了船舶航向控制器組成及其特點,根據(jù)其工作過程特點和操作要求,分析了船舶運動和舵機系統(tǒng)等典型控制系統(tǒng)的動態(tài)特性,全面建立了船舶運動數(shù)學模型、舵機系統(tǒng)模型,并根據(jù)操作員的選擇可相應修改船舶運動模型的參數(shù),模擬船舶在不同船型、不同狀態(tài)下的不同的操作性能。 在已建立的動態(tài)數(shù)學模型基礎上,作者使用Matlab/Simulink實時仿真工具,建立了相應的仿真模型,并將各個子模塊連接起來構成整個船舶航向控制器仿真模型,通過設置合理的仿真參數(shù)和合適的算法,進行了實時計算機仿真試驗。根據(jù)仿真實驗結果,進一步設計了一套基于“實物+硬件模擬系統(tǒng)+軟件模擬系統(tǒng)”混合仿真方式的船舶航向控制器實時仿真系統(tǒng),提出了整個仿真系統(tǒng)的設計思想和方法,敘述了其結構組成和功能。PLC控制程序用STEP 7 Micro/WIN V4.0編程軟件編寫,仿真軟件用C#.NET 2003實現(xiàn)。仿真系統(tǒng)利用SQL SERVER2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)記錄操舵人員的操作和船舶航向軌跡。PLC與PC機之間由S7-200 PCAccess通過接口電纜進行數(shù)據(jù)傳遞。 仿真系統(tǒng)提供了多元化操舵培訓方式,以提高訓練的便利性。PC機既可以作為單獨的操舵訓練系統(tǒng),通過軟界面進行操舵訓練,又可以作為教練員工作站,對學員硬件操作結果實現(xiàn)遠程監(jiān)視,對操舵儀模擬器硬件面板參數(shù)根據(jù)需要進行修改,也可在PC機實現(xiàn)模擬器硬件航向控制。必要時基于PLC的操舵儀模擬器可在完全脫離PC機的情況下單獨運行,進行操舵訓練。
【關鍵詞】：船舶航向控制器 舵機 建模 仿真器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U666.153
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 仿真器類型10-11
• 1.2.2 發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究對象12
• 1.4 研究目標與任務12-14
• 1.4.1 數(shù)學模型的建立及仿真驗證13
• 1.4.2 軟件仿真系統(tǒng)實現(xiàn)13-14
• 1.4.3 基于PLC的硬件操舵儀仿真器的實現(xiàn)14
• 1.4.4 教練員站PC與航向控制仿真器系統(tǒng)PLC間通訊的實現(xiàn)14
• 1.5 本文的內容安排14-15
• 第2章 船舶航向控制器功能及仿真系統(tǒng)結構15-27
• 2.1 船舶航向控制器概述15-23
• 2.1.1 船舶航向控制器簡介15-17
• 2.1.2 實船操舵儀概述17-21
• 2.1.3 船舶航向控制器功能框圖21-23
• 2.2 操舵儀仿真系統(tǒng)結構23-25
• 2.3 小結25-27
• 第3章 操舵儀仿真系統(tǒng)的數(shù)學模型27-49
• 3.1 建模與計算工具27-28
• 3.2 船舶運動數(shù)學模型28-35
• 3.2.1 基本模型29-35
• 3.2.2 模型變換35
• 3.3 操舵伺服系統(tǒng)——液壓舵機數(shù)學模型35-39
• 3.3.1 液壓缸中的撞桿運動平衡方程:37
• 3.3.2 液壓系統(tǒng)流量平衡方程:37
• 3.3.3 油泵的流量37
• 3.3.4 舵角37-38
• 3.3.5 舵軸的力矩平衡38
• 3.3.6 伺服油缸的模型38-39
• 3.4 自動舵39-40
• 3.5 船槳系統(tǒng)40-42
• 3.6 仿真計算42-47
• 3.6.1 計算方法42
• 3.6.2 船舶運動模型的仿真計算42-44
• 3.6.3 操舵伺服系統(tǒng)的仿真計算44-47
• 3.7 小結47-49
• 第4章 操舵儀仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)49-65
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境49-52
• 4.1.1 編程語言49-50
• 4.1.2 數(shù)據(jù)庫50-51
• 4.1.3 面向對象的設計方法51-52
• 4.2 仿真系統(tǒng)軟件部分52-60
• 4.2.1 系統(tǒng)功能52-53
• 4.2.2 人機界面53-58
• 4.2.3 模型求解類58
• 4.2.4 數(shù)據(jù)庫及查詢界面58-60
• 4.3 仿真硬件60-62
• 4.3.1 盤臺硬件60-61
• 4.3.2 PLC的選型及程序設計61-62
• 4.4 PC與PLC間通訊的實現(xiàn)62
• 4.5 系統(tǒng)調試62-63
• 4.6 小結63-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文及成果71-73
• 致謝73-75
• 研究生履歷75

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張仁丹;船舶航跡控制技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

2 高興斌;基于C#的《船舶電站操作》自動評估系統(tǒng)的研制[D];大連海事大學;2010年

3 葉曉華;船用輔鍋爐仿真與智能評估系統(tǒng)[D];大連海事大學;2011年

4 王玉亮;船舶舵機物理建模及控制仿真研究[D];大連海事大學;2012年

5 韓和泰;船舶自動舵測試仿真系統(tǒng)的研究[D];大連海事大學;2012年

6 隋曉麗;水面無人艇航跡控制算法研究[D];大連海事大學;2013年

7 張欣;船舶自動操舵儀的實現(xiàn)及混合仿真測試[D];大連海事大學;2013年

  本文關鍵詞：船舶操舵儀仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362908