基于dsp的全回转推进器舵伺服控制器的研究

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1、基于DSP全回转推进器（申请工学硕士学位论文）舵伺服控制器的研基于DSP的全回转推进器究舵伺服控制器的研究徐耀耀培养单位：自动化学院学科专业：控制科学与工程研究生：徐耀耀指导老师：王暖副教授武汉理2014年5月工大学万方数据分类号密级公开UDC学校代码10497学位论文题目基于DSP的全回转推进器舵伺服控制器的研究英文ResearchonDSPBasedFullRotatingPropeller题目RudderServoController研究生姓名徐耀耀姓名王暖职称副教授学位硕士指导教师单位名称武汉理工大学邮编43

2、0070申请学位级别硕士学科专业名称控制科学与工程论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期2014年6月答辩委员会主席全书海评阅人全书海教授贺远华副教授2014年5月万方数据摘要随着海洋开发的进一步增强，对于具有船舶动力定位功能船只需求大量增加，船舶动力定位系统中执行机构推进器在动力定位系统中起到非常关键的作用，如何使动力定位系统中全回转推进器舵角快速、稳定地转动到期望的角度成为近年来动力定位系统中研究的一个热点课题。分析了控制系统的组成结构，针对目前控制系统中驱动电路

3、稳定性问题，提出了一种双余度的设计方案，确定了方案中控制器以及相关传感设备的选型，并进一步设计了部分硬件接口电路，并对系统的软件方案和系统的保护电路进行了介绍。分析了系统的特点，针对系统具有启停频繁、负载不断改变、且系统对响应速度和精度要求高的特点，设计了三闭环的控制结构，从内到外分别为电流环、速度环、位置环。在各个闭环的控制器算法设计上，电流环采用积分分离的PI的控制算法，速度闭环采用的是bang-bang控制与积分分离PI控制相结合的控制算法，位置闭环采用的是神经网络PID的控制算法。分析并建立了控制系统中各个部

4、分的数学模型，在SIMULINK中搭建了各个环节，采用先内环后外环的方法对系统的参数整定方法对系统进行仿真。针对SIMULINK不能准确地反映系统元器件的参数以及系统的性能问题，利用POWERSYSTEM内丰富的元器件模块，获得了更为实际的运行结果。仿真结果表明，在电流闭环积分分离的PI控制算法可以适应电流环变化快的特点，速度环采用bang-bang控制与积分分离PI控制算法相结合的算法可以有效提高速度环的响应速度，位置环采用神经网络PID的控制算法可以获得良好的控制精度。综上，系统多闭环的控制结构与不同的控制算法可

5、以有效地解决系统负载变化、启停频繁的问题，使具有良好的跟随特性。关键词：伺服控制，全回转推进器，人工神经网络，DSPI万方数据AbstractWiththedeepeningexploitationofmarineresources.asignificantincreaseindemandforthevesselswithdynamicpositioningsystem.Propulsionsystemundoubtedlyplayedakeyroleinthedynamicpositioningsystem.How

6、tomakedynamicpositioningsystemrotatingpropellerfullrudderanglerapidlyandstablyrotatetothedesiredanglehasbecomeahottopicinrecentyears.Analyzedthecompositionandthestructureofthecontrolsystem,proposedadualredundantdesignaimingatthestabilityofthedrivecircuitandthec

7、ontrolsystem,Selectedthecontrollerandassociatedsensingdevices,onthebasisofthatfurtherdesignedthehardwareinterfacecircuit,protectioncircuitandsoftwaresolutions.Analyzedthecharacteristicsofthesystem,firstly,thesystemstartandstopfrequently,Secondlytheloadoftheserv

8、osystemchangesfromtimetotime.Thirdlythesystemexpectedaquickandaccuraterespond.So,tripleclosed-loopcontrolstructureisdesigned.Ineachoftheclosed-loopcontrolleralgorithmdesign,