發(fā)布時間：2016-11-10 20:23

  本文關(guān)鍵詞：艦船機艙自動化系統(tǒng)設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學(xué)》 2010年

基于DSP的船舶機艙自動化系統(tǒng)控制器研究

黃鵬  

【摘要】： 隨著我國航運事業(yè)的蓬勃發(fā)展,船舶工業(yè)發(fā)展迅速,成績斐然,船舶科技進步令人矚目。船舶工業(yè)是國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略工程,已經(jīng)進入了我國十大振興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,未來十年是中國船舶工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期。同時,隨著計算機硬件、軟件和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,機艙自動化系統(tǒng)已成為船舶工業(yè)中最具活力的分支之一,并取得了巨大進步。隨著機艙系統(tǒng)自動化程度的日益提高,傳統(tǒng)的采用PLC等通用控制器設(shè)計的船舶機艙自動化控制系統(tǒng)在性能、結(jié)構(gòu)和安全等方面都難以適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的需求。數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)是一種高速專用微處理器,精度高,可靠性好,實時性高;其中TMS320F2812運算功能強大,能實現(xiàn)高速輸入和高速率傳輸數(shù)據(jù),且內(nèi)置CAN控制器,可為機艙自動化控制系統(tǒng)提供高效可靠的平臺。在這種條件下,本文設(shè)計完成了基于DSP的船舶機艙自動化系統(tǒng)控制器。 本文首先介紹了船舶機艙自動化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及柴油機主機轉(zhuǎn)速控制使用的變論域模糊PID控制算法和自動舵航向控制使用的模糊滑�？刂扑惴�,為下位機DSP控制器設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。然后根據(jù)DSP控制器對各船舶子系統(tǒng)監(jiān)控的基本原理,介紹了基于TMS320F2812芯片的DSP控制器及外圍模塊的系統(tǒng)下位機硬件結(jié)構(gòu)。接著詳細描述了上下位機通信軟件的設(shè)計過程,并利用MATLAB與CCS的快速控制原形完成了系統(tǒng)控制算法的軟件實現(xiàn)。最后基于項目搭建的船舶機艙自動化系統(tǒng)實時混合仿真平臺,完成了系統(tǒng)控制器的仿真和實驗,驗證了控制策略的合理性和控制器的可行性。 本文將DSP下位機控制器與上位機兩級控制系統(tǒng)應(yīng)用到船艙自動化領(lǐng)域,設(shè)計完成了面向船舶制造行業(yè)的船艙自動化系統(tǒng)中DSP控制器的設(shè)計方法,并且將DSP與CAN總線相結(jié)合,使船舶機艙自動化系統(tǒng)的可靠性和實時性能得到了很大的提高。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP273
【目錄】：

中文摘要3-4

英文摘要4-8

1 緒論8-14

1.1 課題的來源和研究背景8-9

1.2 船舶機艙自動化系統(tǒng)控制器的發(fā)展現(xiàn)狀9-12

1.2.1 船舶機艙自動化發(fā)展歷史及現(xiàn)狀9-10

1.2.2 DSP 在機艙自動化系統(tǒng)中應(yīng)用及研究現(xiàn)狀10-12

1.3 課題研究的主要工作和意義12-14

1.3.1 課題研究的主要工作12-13

1.3.2 課題研究的意義13-14

2 船舶機艙自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及算法14-34

2.1 船舶機艙自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)14-18

2.1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)14-15

2.1.2 系統(tǒng)硬件資源15-17

2.1.3 上位機監(jiān)控系統(tǒng)介紹17-18

2.2 基于變論域模糊PID 的船舶主機轉(zhuǎn)速控制算法18-28

2.2.1 柴油機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型18-23

2.2.2 變論域模糊 PID 控制器23-28

2.3 基于模糊滑模的自動舵智能算法28-33

2.3.1 船舶航向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型28-29

2.3.2 反饋線性化29-30

2.3.3 模糊趨近律滑模控制器30-33

2.4 本章小結(jié)33-34

3 系統(tǒng)控制器硬件結(jié)構(gòu)34-44

3.1 系統(tǒng)下位機總體結(jié)構(gòu)34

3.2 DSP 芯片的選型與特點34-37

3.2.1 DSP 芯片的選型34-36

3.2.2 TMS320F2812 芯片的特點36-37

3.3 DSP 控制器外圍模塊37-42

3.3.1 電源電路37-38

3.3.2 復(fù)位、時鐘震蕩以及JTAG 接口電路38-39

3.3.3 CAN 總線接口電路39-40

3.3.4 A/D 輸入轉(zhuǎn)換電路40-41

3.3.5 PWM 輸出及其他引腳擴展電路41-42

3.4 本章小結(jié)42-44

4 系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計44-60

4.1 軟件開發(fā)環(huán)境CCS44-45

4.2 控制器軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)45

4.3 上下位機通信軟件設(shè)計45-52

4.3.1 eCAN 模塊的初始化45-48

4.3.2 iCAN 協(xié)議下的通信配置48-50

4.3.3 CAN 總線通信50-52

4.3.4 程序調(diào)試52

4.4 控制算法軟件實現(xiàn)52-59

4.4.1 DSP 控制算法軟件設(shè)計方法52-53

4.4.2 快速控制原形53

4.4.3 DSP 代碼自動生成流程53-54

4.4.4 控制算法軟件實現(xiàn)設(shè)計54-58

4.4.5 代碼優(yōu)化及燒寫58-59

4.5 本章小結(jié)59-60

5 控制器仿真與實驗研究60-70

5.1 控制器仿真研究60-66

5.1.1 船用柴油機變論域模糊PID 控制器仿真研究60-63

5.1.2 船舶航向模糊滑�？刂破鞣抡嫜芯�63-66

5.2 控制器實驗研究66-69

5.2.1 船舶機艙自動化系統(tǒng)半實物實時仿真平臺66-68

5.2.2 控制器軟硬件的實驗驗證68-69

5.3 本章小結(jié)69-70

6 結(jié)論與展望70-72

6.1 主要結(jié)論70

6.2 后續(xù)工作的展望70-72

致謝72-74

參考文獻74-78

附錄78

A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄78

B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目78

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10 李斌;孔祥東;董杰;;氣體參數(shù)在線調(diào)整裝置的DSP控制系統(tǒng)研究[A];中國機械工程學(xué)會流體傳動與控制分會第六屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;[N];中國電子報;2008年

2 小龍;[N];中國電子報;2002年

3 本報記者 汪云;[N];計算機世界;2001年

4 廣東 秦合城;[N];電子報;2008年

5 浩軍;[N];中國計算機報;2001年

6 本報記者 王小慶;[N];中國電子報;2001年

7 山東 孫海善 蔣海燕;[N];電子報;2010年

8 本報記者 王小慶;[N];中國電子報;2002年

9 ;[N];中國電子報;2002年

10 ;[N];中國計算機報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李輝;改進的離散余弦反變換迭代算法研究與音頻DSP核設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2010年

2 趙慶亮;基于DSP的自動平衡控制理論與方法研究[D];北京化工大學(xué);2012年

3 孫科林;基于多核DSP的實時圖像處理平臺研究[D];電子科技大學(xué);2012年

4 王洪君;H.264運動估計快速算法研究及編碼器DSP實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2009年

5 肖傳偉;智能相機的設(shè)計研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2006年

6 林偉杰;永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制策略的研究[D];浙江大學(xué);2005年

7 宋新見;數(shù)字式噪聲目標(biāo)被動測距聲納研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

8 周嫻;100Gbps PM-（D）QPSK相干光傳輸系統(tǒng)DSP算法研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

9 黎海文;微型無軸承永磁同步電機的原理與實驗研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2005年

10 王強;基于聲信號檢測的管道TPD預(yù)警系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 萬樂生;基于DSP的發(fā)動機試驗臺測控系統(tǒng)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

2 黃鵬;基于DSP的船舶機艙自動化系統(tǒng)控制器研究[D];重慶大學(xué);2010年

3 張吉;基于DSP的虹膜采集與識別裝置的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

4 賈建輝;基于DSP的天線伺服控制器設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 李波;基于DSP和PCI的箭地接口卡設(shè)計[D];上海交通大學(xué);2011年

6 顧俊俊;基于DSP的野外火災(zāi)圖像識別的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

7 喻顯茂;一種基于DSP的監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2011年

8 楊忠;基于DSP無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2012年

9 劉鵬程;基于DSP的海上油膜厚度測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2010年

10 謝剛;FT-Matrix DSP向量定點MAC單元的設(shè)計與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：艦船機艙自動化系統(tǒng)設(shè)計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：170419