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基于PC/104和CAN总线的自动操舵仪研究

李志  
【摘要】: 船舶的操纵性是船舶的重要性能之一,船舶的操纵性与航行的安全性、经济性及军舰的战斗力和生命力有着密切的关系。船舶一旦丧失操纵能力,航行就缺少了起码的安全保障。对于军舰,良好的操纵性是提高战斗力的重要手段,因此对军舰有更高的操纵性要求。 为了掌握船舶操纵性和船舶驾控技术,人类已经奋斗了多个世纪,到今天已经取得了很大成就:船舶操纵控制已从手动发展到自动,从单个系统的自动化提高到综合自动化,从简单的控制装置发展成计算机化、网络化的体系结构;船舶操纵控制已经形成一门独立的科学,在国内和国际都有相当规模的学者群从事有关的理论探讨、系统设计和工程实现等方面的学术研究。 舵是船舶操纵的最主要装置,而自动操舵仪是实现舵操纵功能的一个自动控制系统。该系统的性能直接影响着船舶航行的操纵性,经济性和安全性。 本文首先介绍了船舶的操作性和自动操舵仪的发展,然后对PC/104和CAN总线技术进行了介绍和说明。 在本论文的第三章对自动操舵仪的硬件进行了设计,对自动操舵仪中的各部件进行了说明,并对其中的关键技术:CAN智能节点和液晶显示驱动电路进行了详细介绍。第四章对自动操舵仪的相关软件进行了讨论,并给出了重要功能的程序段。最后对自动操舵仪中的相关问题进行了探讨。 本论文介绍的基于PC/104和CAN总线的自动操舵仪,把GPS、罗经、舵角传感器等送来的船舶实际航向信号、预定航向信息及给定的各种约束条件自动地按照一定的调节规律进行信号处理,并通过CAN总线把指令信号送至舵机从而控制舵机转到指定角度,使船舶沿着给定的航向航行。同时由于具有航迹控制功能和自适应算法,使动舵次数相对减少,降低了舵机的故障率及维修费用,同时也增加了船舶航行的安全性。使船舶航行的操纵性,经济性和安全性大大提高。


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