本文關(guān)鍵詞：船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)及海浪響應(yīng)模型的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著全球航運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展,關(guān)于船舶運(yùn)動(dòng)控制的研究也越來越得到重視。另外,由于海浪的干擾作用,各種搖蕩運(yùn)動(dòng)隨之產(chǎn)生,劇烈的搖蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)船舶乃至船上的人員造成不可逆轉(zhuǎn)的危害。因此,研究船舶對(duì)海浪的響應(yīng)對(duì)提高航運(yùn)事業(yè)的穩(wěn)定性、保證通航的安全性以及設(shè)計(jì)船舶控制系統(tǒng)有著非常重要的理論意義和研究?jī)r(jià)值。本課題結(jié)合實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,在船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)上開展船舶對(duì)海浪的響應(yīng)研究。本課題首先完成了船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)硬件電路的設(shè)計(jì)及連接工作。在原有硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的印制電路板,方便對(duì)控制平臺(tái)調(diào)試的同時(shí)使其控制性能得到優(yōu)化。其次,為了更加深入的研究船舶對(duì)海浪的響應(yīng),本文先對(duì)產(chǎn)生干擾的海浪進(jìn)行了充分的研究。根據(jù)隨機(jī)海浪的統(tǒng)計(jì)特性建立長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪模型,并采用海浪譜反演的線性疊加法在MATLAB環(huán)境下對(duì)不同等級(jí)的海浪進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。然后,采用譜分析法建立船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型,并在MATLAB環(huán)境下對(duì)不同船速、不同遭遇角以及不同海況下響應(yīng)進(jìn)行仿真。最后,將船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型應(yīng)用到船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。在VC++6.0環(huán)境下編寫模型及模型控制程序,通過軌道層的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬船舶對(duì)海浪的響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。另外,設(shè)計(jì)了更為友好的可視化界面,方便開發(fā)者及用戶更直觀地了解及應(yīng)用該平臺(tái)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,本設(shè)計(jì)中的長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪模型以及船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型均滿足控制要求,在船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了船舶對(duì)海浪的響應(yīng)。完成的船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)對(duì)于設(shè)計(jì)船舶運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及驗(yàn)證相關(guān)算法可以發(fā)揮極其重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái) 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路 長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪 海浪響應(yīng)模型
【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)】：U661.7;U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)安排12-14
• 1.3.1 課題主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第2章 船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)概述15-21
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)組成15-16
• 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)功能16
• 2.3 船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述16-20
• 2.3.1 控制系統(tǒng)16-17
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17-18
• 2.3.3 激光測(cè)距傳感器18-19
• 2.3.4 保護(hù)電路19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 海浪模型的建立與仿真21-35
• 3.1 海浪的基本理論21-25
• 3.1.1 隨機(jī)海浪理論21-22
• 3.1.2 海浪的譜密度表達(dá)式22-25
• 3.2 長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪模型25-26
• 3.3 長(zhǎng)峰波隨機(jī)海浪的仿真模擬26-34
• 3.3.1 仿真基礎(chǔ)26-28
• 3.3.2 仿真步驟28-29
• 3.3.3 仿真過程29-34
• 3.3.4 仿真結(jié)果分析34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型的建立與仿真35-45
• 4.1 船舶對(duì)海浪的響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析35-36
• 4.2 船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型36-40
• 4.2.1 譜分析法37-38
• 4.2.2 船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型38-40
• 4.3 船舶對(duì)海浪的響應(yīng)模型的實(shí)時(shí)仿真40-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 船舶運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的調(diào)試45-58
• 5.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖函數(shù)的編寫及調(diào)試45-49
• 5.1.1 定時(shí)方式的選擇45-46
• 5.1.2 RTX開發(fā)環(huán)境的搭建與調(diào)試46-47
• 5.1.3 用RTX編寫脈沖函數(shù)47-49
• 5.2 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)49-51
• 5.3 串口通信設(shè)計(jì)與調(diào)試51-53
• 5.3.1 串口通信方式的選擇51-52
• 5.3.2 串口通信調(diào)試52-53
• 5.4 仿真軌道平臺(tái)調(diào)試與驗(yàn)證53-54
• 5.5 船舶對(duì)海浪響應(yīng)模型的平臺(tái)驗(yàn)證54-57
• 5.5.1 軟件設(shè)計(jì)54-56
• 5.5.2 平臺(tái)驗(yàn)證結(jié)果56-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄 幅值響應(yīng)算子表63-64
• 致謝64

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