隨著海洋資源勘探、開發(fā)等海上作業(yè)任務(wù)不斷向著深海遠(yuǎn)海擴(kuò)展,受水深的限制,傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足定位要求,因此,越來越多的船舶需要加裝動(dòng)力定位系統(tǒng)。近年來,隨著動(dòng)力定位技術(shù)的逐漸發(fā)展,船舶動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的軟硬件也越來越復(fù)雜,使用硬件在環(huán)技術(shù)對船舶動(dòng)力定位控制器的功能、性能與故障處理能力進(jìn)行系統(tǒng)地測試就愈加重要。硬件在環(huán)仿真器是硬件在環(huán)測試中不可或缺的一部分,因此,動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究內(nèi)容包括動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)研究及船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)。首先,建立了船舶水面三自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,分析了海風(fēng)、海浪、海流的特性,計(jì)算了海洋環(huán)境作用在船舶上的擾動(dòng)力及力矩,基于此,用MATLAB/Simulink搭建了硬件在環(huán)仿真器設(shè)計(jì)所需要的船舶運(yùn)動(dòng)模塊和海洋環(huán)境模塊,同時(shí),也為船舶動(dòng)力定位控制器驗(yàn)證提供了仿真環(huán)境。然后,使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為宿主機(jī)、工控機(jī)作為目標(biāo)機(jī),搭建了通過以太網(wǎng)通訊的"宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)"雙機(jī)互聯(lián)模式的硬件在環(huán)仿真器,使用Microsoft Visual Studio制作了簡潔、友好的用戶交互界面,方便硬件在環(huán)仿真器... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２動(dòng)力定位控制系統(tǒng)硬件在環(huán)測試原理圖??

２．１船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系??船舶在海洋中航行時(shí)會(huì)在六個(gè)自由度上產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，分別是縱蕩、橫蕩、垂蕩、??橫搖、縱搖和艏搖，如圖２．１所示［１９］。??邛縱蕩?、乂??垂蕩ｗ??Ｚｂ??圖２．１船舶的六自由度運(yùn)動(dòng)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｉｘ－ｄｅｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｓｈｉｐｓ??為了對船舶在地球上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，引入兩個(gè)地球中心參考坐標(biāo)系：地球??中心固定坐標(biāo)系ｏｘｅｙｅｚｅ?（Ｅａｒｔｈ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ?ｅａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄ?ｆｒａｍｅ，縮寫為?ＥＣＥＦ?坐標(biāo)系，又??稱ｅ－坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系）和地球中心慣性坐標(biāo)系ｏｘ＾Ｚｊ?（Ｅａｒｔｈ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ?ｉｎｅｒｔｉａｌ??ｆｒａｍｅ，縮寫為ＥＣＩ坐標(biāo)系，又稱坐標(biāo)系），如圖２．２所示＿。ＥＣＩ坐標(biāo)系是用于??地面或海面航行體在航行或?qū)Ш竭^程中的慣性坐標(biāo)系，是一個(gè)可以應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)??定律的非加速度參考坐標(biāo)系，其原點(diǎn)固定在地球中心，坐標(biāo)軸指向如圖２．２中所示。??ＥＣＥＦ坐標(biāo)系的原點(diǎn)同樣在地球中心，且其相對ＥＣＩ坐標(biāo)系Ｗｗｅ?＝?７．２９２１ｘ??１〇＿ｓ？－ｃｉｄ／ｓ（地球自轉(zhuǎn)平均角速度）的角速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。??對于航行速度相對較低的船舶

力定位是一個(gè)船舶平面運(yùn)動(dòng)控制問題，僅對船舶水面三自由度的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，??包括船舶縱蕩運(yùn)動(dòng)、橫蕩運(yùn)動(dòng)和艏搖運(yùn)動(dòng)，而忽略船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)、縱搖運(yùn)動(dòng)和??垂蕩運(yùn)動(dòng)。簡化后的船舶運(yùn)動(dòng)可稱為船舶平面運(yùn)動(dòng)，建立如圖２．４中的北東坐標(biāo)系??（Ｎｏｒｔｈ－Ｅａｓｔ?ｆｒａｍｅ，縮寫為ＮＥ坐標(biāo)系）來描述船舶平面運(yùn)動(dòng)［２１］。??：武??７?ｖ＼??〇Ｊ?；?＾??圖２．４北東坐標(biāo)系０？ｘｎｙｎ??Ｆｉｇ．?２．４?Ｎｏｒｔｈ－Ｅａｓｔ?ｆｒａｍｅ?〇ｎｘｎｙｎ??圖中，ｘ、ｙ分別為船舶在北東坐標(biāo)系（＾心知下的北向、東向坐標(biāo)值，４為船舶艏向??與正北方向的夾角；ｗ為船舶在隨船附體坐標(biāo)系％下％方向的分速度，１；為??船舶在隨船附體坐標(biāo)系ｏｂｘｂｙｂ下％九方向的分速度，ｒ?yàn)榇棒枷蜃兓慕撬俣取??－８－??二二??二一???

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]動(dòng)力定位船舶非線性自適應(yīng)控制研究[D]. 楊楊.大連海事大學(xué) 2013
[2]柴油機(jī)電控單元硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其相關(guān)研究[D]. 李彬軒.浙江大學(xué) 2001

碩士論文
[1]新一代硬件在環(huán)仿真平臺(tái)的研究和開發(fā)[D]. 位正.清華大學(xué) 2009
[2]基于TCP/IP的船舶運(yùn)動(dòng)控制硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 宋俊材.大連海事大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3504551