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船舶运动控制平台控制器的设计

赵志谦  
【摘要】: 随着世界经济的不断进步,航运业的发展也十分迅速,海上航行船舶的类型,数量都发生着巨大变化。同时对船舶运动控制的要求也在日益增高,针对船舶运动控制的各种算法也是层出不穷,而船舶靠离泊操纵是船舶航行过程中困难但又重要的一个环节,随着船舶大型化和船员数量越来越少,船舶靠离泊的操作比以往更加困难和复杂,因此船舶自动靠离泊已成为船舶运动控制中的一个难题。但当前国内的船舶运动控制的各种算法研究工作主要集中在纯计算机仿真,局限性较大,本设计中的船舶运动控制平台为解决这一难题提供了平台。 船舶运动控制平台是一个由PC104工控机,步进电机驱动系统,步进电机组,激光测距传感器和4条轨道组成的运动平台,用于模拟船舶在海浪干扰下的运动情况。该仿真平台用于验证针对船舶的各种控制算法在海浪干扰下的适用性,相比于单纯的计算机仿真和其他仿真平台,本船舶运动控制平台的优势在于船舶运动控制层和海浪干扰层由两台工控机分别控制,模型互不相干,仿真结果更具说服力。 国内外在仿真方面进行着大量的工作,为本设计提供理论依据。本文首先介绍了船舶运动控制平台的硬件构成,接着介绍了船舶运动控制平台的船舶运动层和海浪干扰层,接着又介绍了海浪的相关参数及模型,并求出船舶对于海浪的响应函数,然后将位移响应函数和速度响应函数离散化,通过工控机PC104发出速度响应函数离散化后对应频率的脉冲,用来控制步进电机驱动器,最终将船舶对海浪的响应反映在海浪干扰层上,从而实现海浪层对上层船舶运动层的干扰,以达到验证算法的目的。


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