基于VxWorks的深潜救生艇动力定位系统仿真研究

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1、基于VxWorks的深潜救生艇动力定位系统仿真研究摘要本文以某深潜救生艇(DSRV)为研究对象，对其动力定位(DP)系统进行仿真。DSRV的动力定位技术是一种用于深潜救生作业的跨学科高新技术。它利用艇体自身的动力抵抗外界干扰，动态控制其保持某一姿态悬停于海洋中某一指定位置，以便进行对接救生作业。由于深潜救生艇的DP系统要求控制精度高、响应速度快，故对计算机控制系统的实时性、可靠性提出了非常高的要求。因此，本文选用PC／104总线嵌入式工控机以满足对控制计算机的实时性、紧凑性、低功耗性等各种性能的要求，同时，采用具有实时多任务特性的嵌入式实时操

2、作系统——VxWorks，来保证DP系统的可靠性、精确性和实时性。本文利用模块化建模的思想，结合救生艇的特殊艇型和水下运动的特点，建立了救生艇四自由度运动的数学模型。根据嵌入式PC／104总线工控机硬件环境和VxWorks操作系统特点和控制系统设计所需的配置要求，对整个交叉开发环境进行了配置和构建。主要包括了VxWorks在PC／104上的BSP的配置以及串口等一些相关必要的硬件驱动程序的开发。同时，根据模糊控制理论，设置了相应的模糊隶属度函数，并建立了模糊规则库，再结合PID控制理论设计出了一种混合模糊PID控制器来对艇体的四自由度运动进行

3、控制。本文的仿真结果既表明了运用混合模糊PID控制器的控制效果良好，也显示出了采用嵌入式实时操作系统VxWorks和嵌入式PC／104工控机在DSRV动力定位系统中应用的可行性和优越性。这为其它嵌入式自动控制系统的设计提供了较好的参考。关键词：深潜救生艇(DSRV)：动力定位；模糊控制；VxWorks；PC／104。基于VxWorks的深潜救生艇动力定位系统仿真研究ABSTRACTArealDSRVhasbeentakenaSstudyingobjectanditsDPsystemhasbeendesignedandsimulated．The

4、dynamicpositioningisaninterdisciplinaryandhigh—newtechnicalappliedinde印sealifesaving，whichisrelyingontheDSRVownpowertoinhibittheoutsideinterference，dynamiccontrollingDSRVtostopatsomeaScertaininglocationinordertooperatedockingandlifesaving．。Thereisahi【ghrequestinthereal—time

5、andreliabilitybecauseoftheDPsystemofDSRVneedinghighcontrollingprecisionandfastresponsespeed．Therefore，theP4gradePC／104busembeddedIndustrialComputerWaSchosentosatisfythissystemrequestinghighcapabilityofreal—time，compactnessandlowerpower．Atthesametime，VxWorkswhichisareal-time

6、multitaskembeddedoperatingsystemhaSbeenadoptedtoensurethestability,reliability,precisionandreal-timeofDPsystem．Basedontheabilityoffour-freedomdynamicpositioningofDSRV,thefour-freedommotionmathematicalmodelofDSRVhasbeenestablishedbaSedontheideaofmodularizationmodelandthecomb

7、inationofspecialhullandthecharacteristicofunderwatermotion．ThewholecrossexploitationcircumstancehasbeenconfiguredandconstructedincludingtheconfiguringBSPofVxWorksunderPC／104andexploringsomeessentialhardwaredriveprogramaccordingtothecharacteristicofPC／104busembeddedIndustria

8、lComputerandVxWorksandthecontrolsystemdesignconfiguringrequest．Atthetime，therelati