本文關(guān)鍵詞：船舶主機(jī)遙控的邏輯控制和轉(zhuǎn)速的遺傳算法PID控制

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【摘要】：本論文來源于上海市教委重點(diǎn)課題：船舶主柴油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)建模與仿真研究，介紹了船舶主機(jī)遙控及仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能以及發(fā)展過程，提出了利用SoC單片機(jī)C8051F020為主進(jìn)行主機(jī)遙控及仿真系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。在充分利用單片機(jī)內(nèi)在資源的情況下，結(jié)合HD7279A等接口芯片以簡單的方式完成了仿真系統(tǒng)控制臺(tái)的模擬面板上LED指示，控制按鍵，車鐘，模擬儀表等大量的數(shù)字和模擬量的輸入輸出電路。同時(shí)提供了按鍵和LCD液晶來構(gòu)成人機(jī)交互，完成控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定和顯不。 根據(jù)SoC單片機(jī)完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出了利用單片機(jī)硬件中斷和軟件中斷來實(shí)現(xiàn)程序的多任務(wù)并行運(yùn)行，完成模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的采集，處理和控制，來進(jìn)行主機(jī)遙控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真。同時(shí)，單片機(jī)通過RS232串口和PC機(jī)通訊，將采集的信號(hào)和PC機(jī)的操作命令進(jìn)行交換，共同構(gòu)成完整的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 本文介紹了微軟公司提出的用于軟件設(shè)計(jì)的.NET框架的內(nèi)容和作用，并采用微軟公司的Visual Basic.NET語言和Visual Studio.NET 2005的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了詳細(xì)的用戶仿真界面。同時(shí)用基于面對對象的方法設(shè)計(jì)了船舶的邏輯程序控制，包括換向邏輯控制、起動(dòng)與制動(dòng)邏輯控制、重復(fù)起動(dòng)程序控制、重起動(dòng)邏輯控制、慢轉(zhuǎn)起動(dòng)邏輯控制。 本文還研究了主機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，包括程序加減速，轉(zhuǎn)速限制，轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制，負(fù)荷限制，主機(jī)的模型和常規(guī)PID控制方法。由于在實(shí)船上常規(guī)PID控制得到了廣泛的應(yīng)用，而難點(diǎn)在于PID參數(shù)的整定，本文研究了PID參數(shù)自適應(yīng)的方法，并運(yùn)用遺傳算法來進(jìn)行PID參數(shù)的自整定，通過MATLAB仿真，證實(shí)了遺傳算法不依賴于被控制對象的模型，特別在對復(fù)雜系統(tǒng)的PID參數(shù)整定上可以替代專家系統(tǒng)完成一部分的功能，在實(shí)際中具有一定的優(yōu)越性。在實(shí)際的模擬器的程序運(yùn)行，，采用MATLAB和Visual Basic.NET混合編程，在Visual Basic.NET的程序中調(diào)用MATLAB算法，完成整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)可靠的軟件運(yùn)行。 根據(jù)本文設(shè)計(jì)的船舶主機(jī)遙控仿真系統(tǒng)將運(yùn)用在上海海事大學(xué)輪機(jī)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，將在教師的教學(xué)和學(xué)生的培訓(xùn)中發(fā)揮重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：SoC單片機(jī) 主機(jī)遙控仿真系統(tǒng) 邏輯程序控制 遺傳算法 PID參數(shù)整定
【學(xué)位授予單位】：上海海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：U665
【目錄】：

• 第1章 引言7-14
• 1.1 課題的背景及意義7
• 1.2 船舶輪機(jī)模擬器7
• 1.3 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及水平7-10
• 1.4 船舶主機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介10-11
• 1.5 前人所完成的工作11
• 1.6 本人所作的工作11-12
• 1.7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)12-14
• 第2章 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)14-24
• 2.1 單片機(jī)的選擇14-15
• 2.2 輸入輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15-16
• 2.3 通訊電路設(shè)計(jì)16
• 2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-17
• 2.5 系統(tǒng)初始化17-18
• 2.6 主程序18
• 2.7 硬件中斷程序部分(HWI)18-20
• 2.7.1 中斷源的設(shè)計(jì)18-19
• 2.7.2 定時(shí)中斷19
• 2.7.3 串口中斷、串口外設(shè)接口(SPI)中斷19-20
• 2.7.4 ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷20
• 2.8 軟件中斷程序(SWI)20-24
• 2.8.1 通訊程序任務(wù)21-22
• 2.8.2 按鍵處理程序22
• 2.8.3 液晶顯示控制22-24
• 第3章 主機(jī)操作的仿真界面和邏輯程序設(shè)計(jì)24-37
• 3.1 .NET框架介紹24-25
• 3.2 VB和VB.Net的主要區(qū)別25-27
• 3.3 VB轉(zhuǎn)型到VB.NET的必然和必要性27
• 3.4 仿真界面設(shè)計(jì)27-29
• 3.5 主機(jī)操作部位及車鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-30
• 3.5.1 機(jī)旁操作臺(tái)與遙控操作的切換29-30
• 3.5.2 操縱地點(diǎn)的切換實(shí)現(xiàn)的編程及功能顯示30
• 3.6 邏輯程序設(shè)計(jì)30-37
• 3.6.1 換向邏輯控制31-34
• 3.6.2 起動(dòng)邏輯控制34
• 3.6.3 重復(fù)起動(dòng)程序控制34-35
• 3.6.4 重起動(dòng)邏輯控制35
• 3.6.5 慢轉(zhuǎn)起動(dòng)邏輯控制35-36
• 3.6.6 制動(dòng)邏輯控制36-37
• 第4章 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)37-55
• 4.1 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)組成和功能37
• 4.2 程序加減速37-38
• 4.3 轉(zhuǎn)速限制38-39
• 4.4 轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制39-40
• 4.5 負(fù)荷限制40-42
• 4.6 船舶柴油主機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型42-49
• 4.7 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)字PID控制49-51
• 4.8 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定51-53
• 4.8.1 試湊法確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)51-52
• 4.8.2 試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定PID參數(shù)52-53
• 4.9 仿真結(jié)果53-55
• 第5章 基于遺傳算法整定的PID控制設(shè)計(jì)55-67
• 5.1 PID參數(shù)自整定發(fā)展現(xiàn)狀55-56
• 5.2 遺傳算法概述56
• 5.3 遺傳算法應(yīng)用設(shè)計(jì)56-62
• 5.4 標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法運(yùn)算過程62
• 5.5 MATLAB仿真62-63
• 5.6 遺傳算法整定和常規(guī)PID控制的比較63-65
• 5.7 自適應(yīng)在線遺傳算法整定的PID控制65-67
• 第6章 程序?qū)崿F(xiàn)67-71
• 6.1 MATLAB和VB.NET混合編程67
• 6.2 使用Declare聲明API67-69
• 6.3 使用DLLImport的API調(diào)用69
• 6.4 仿真軟件實(shí)現(xiàn)69-71
• 第7章 結(jié)論與展望71-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文73-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 附錄：自適應(yīng)在線遺傳算法程序76-79

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李玉東;胡大斌;夏極;;自抗擾控制器在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制中的應(yīng)用[J];艦船科學(xué)技術(shù);2010年11期

2 丁培新;韓歡午;彭震宇;;主機(jī)遙控技術(shù)特點(diǎn)和自主創(chuàng)新發(fā)展的途徑[J];科技風(fēng);2012年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 宋百玲;柴油機(jī)控制系統(tǒng)半物理仿真技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 韓學(xué)勝;船舶主機(jī)遙控仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];大連海事大學(xué);2007年

2 吳卓成;船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2008年

3 朱偉;船舶中速柴油主機(jī)推進(jìn)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2010年

4 李沁生;船舶主柴油機(jī)轉(zhuǎn)速智能PID控制算法研究[D];大連海事大學(xué);2011年

5 蔣丁宇;基于PLC的主機(jī)遙控系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：510961