本文關(guān)鍵詞：基于ARM的船舶自動(dòng)舵測(cè)試系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 自動(dòng)操舵儀 ARM Wi-Fi 系統(tǒng)測(cè)試

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,以船舶為載體的航運(yùn)行業(yè)的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來。對(duì)于船舶來說,自動(dòng)操舵儀是進(jìn)行航向控制的關(guān)鍵性設(shè)備,它性能的好與壞會(huì)直接影響到船舶是否能夠安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。然而,在裝載到船舶之前,自動(dòng)操舵儀由于得不到輸入、輸出信號(hào),而無法進(jìn)行正常的功能測(cè)試,這使得對(duì)于自動(dòng)操舵儀的研制、升級(jí)以及檢修面臨很大困難,為此,本文結(jié)合實(shí)際自動(dòng)舵以及嵌入式系統(tǒng),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于ARM的船舶自動(dòng)舵測(cè)試系統(tǒng)。首先,根據(jù)船舶控制系統(tǒng)的工作原理,本文對(duì)船舶自動(dòng)舵測(cè)試系統(tǒng)的整體硬件框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過PLC與步進(jìn)電機(jī)來代替實(shí)船中復(fù)雜的液壓舵機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生舵角,采用ARM嵌入式系統(tǒng)裝載船舶數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)船的運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生航向數(shù)據(jù)以及處理舵角數(shù)據(jù),自動(dòng)操舵儀則選用可在實(shí)船中使用的真實(shí)自動(dòng)操舵儀,再通過各個(gè)硬件的特性,將設(shè)備之間進(jìn)行電氣連接,使整個(gè)硬件系統(tǒng)組成完整的閉環(huán)。然后,作者在Qt環(huán)境中為ARM設(shè)計(jì)了一套基于ARM的船舶自動(dòng)舵測(cè)試軟件。首先在Matlab中建立了船舶數(shù)學(xué)模型,之后通過Matlab Coder將其轉(zhuǎn)化為C文件；同時(shí),設(shè)計(jì)了可對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)速、航速以及運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行設(shè)置的參數(shù)設(shè)置界面,為船舶模型載入運(yùn)行參數(shù)；還設(shè)計(jì)了圖形顯示界面用于顯示模擬船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)的航跡、航向以及舵角數(shù)據(jù),期間解析了IEC61162通信協(xié)議,為自動(dòng)舵與ARM板間通信建立了協(xié)議基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)舵的遠(yuǎn)程測(cè)試,還在手機(jī)中設(shè)計(jì)了一套測(cè)試軟件,也包含參數(shù)設(shè)置以及圖形顯示界面,并將Wi-Fi模塊接入ARM板,通過UDP協(xié)議,使其在網(wǎng)絡(luò)間與手機(jī)完成通信。最后,作者對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行了綜合測(cè)試,包括通過手動(dòng)以及隨動(dòng)操舵對(duì)硬件進(jìn)行了測(cè)試,顯示硬件性能良好；通過回轉(zhuǎn)試驗(yàn)以及“Z”型試驗(yàn)驗(yàn)證了ARM板中船舶模型的有效性；通過航向控制試驗(yàn),對(duì)自動(dòng)操舵儀的控制性能進(jìn)行了測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果表明自動(dòng)舵的控制性能優(yōu)異�？傮w測(cè)試結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的基于ARM的船舶自動(dòng)舵測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,功能正確,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)操舵儀 ARM Wi-Fi 系統(tǒng)測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)11-13
• 1.3 研究工作的主要內(nèi)容13-14
• 第二章 測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14-24
• 2.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)14
• 2.2 系統(tǒng)的硬件組成14-23
• 2.2.1 船舶自動(dòng)操舵儀15-16
• 2.2.2 ARM板16-18
• 2.2.3 Wi-Fi模塊18-19
• 2.2.4 操舵開關(guān)箱19
• 2.2.5 舵機(jī)艙報(bào)警箱19
• 2.2.6 油泵啟動(dòng)箱19-20
• 2.2.7 舵角產(chǎn)生及反饋機(jī)構(gòu)20-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 系統(tǒng)開發(fā)軟件與關(guān)鍵技術(shù)24-41
• 3.1 Linux系統(tǒng)24-25
• 3.2 Qt開發(fā)環(huán)境25-27
• 3.3 ARM端開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)27-31
• 3.4 Android概述31-34
• 3.4.1 Android的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32-33
• 3.4.2 Android應(yīng)用程序框架33-34
• 3.5 手機(jī)端開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)34-37
• 3.6 USR-WIFI232-T模塊軟件配置37-40
• 3.7 本章小結(jié)40-41
• 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-57
• 4.1 ARM端軟件設(shè)計(jì)41-52
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換與顯示界面的軟件設(shè)計(jì)42-46
• 4.1.2 參數(shù)設(shè)置界面及鍵盤界面46-47
• 4.1.3 性能指標(biāo)的計(jì)算47-48
• 4.1.4 ARM板與自動(dòng)舵間的數(shù)據(jù)通信48-50
• 4.1.5 ARM板的Wi-Fi通信50-52
• 4.2 手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)52-56
• 4.2.1 圖形顯示界面的設(shè)計(jì)52-53
• 4.2.2 參數(shù)的設(shè)置與載入界面53-55
• 4.2.3 UDP通信55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與分析57-67
• 5.1 系統(tǒng)的硬件測(cè)試57-58
• 5.2 系統(tǒng)綜合測(cè)試58-66
• 5.2.1 船舶模型有效性的測(cè)試59-63
• 5.2.2 自動(dòng)舵控制性能的測(cè)試63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 致謝71

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