潜艇悬停及均衡试验装置控制系统的研制

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1、分类号学号M201371460学校代码10487密级硕士学位论文潜艇悬停及均衡试验装置控制系统的研制学位申请人朱靖宇学科专业：船舶与海洋工程吴金波副教授指导教师：马士虎研究员答辩日期：2015.5.22AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringTheDevelopmentofControlSystemofaSubmarineHoverandEqualizationExperimentDeviceCandidate:ZhuJingyuMajor:

2、ShipandOceanEngineeringSupervisor:AssociateProf.WuJinboResearcher.MaShihuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期

3、：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要潜艇因其具有强大的作战能力和威慑作用，在各国海军中备受关注和重视。研究潜艇的操纵控制方法和规律，对提高其作战能力具有重要

4、的军事意义。悬停及均衡试验装置，不仅可以在实验室完成悬停、均衡控制技术及控制规律的研究，而且还能在实验室进行新型潜艇的抗沉和容错功能的研究。悬停及均衡试验装置由显示控制台、一套水路系统和气路系统等组成。其中，水路系统分为悬停模拟分系统、浮力均衡模拟分系统、纵倾平衡模拟分系统，采用合适容积的耐压水罐模拟实艇上的悬停专用水舱、浮力调整水舱、纵倾平衡水舱，用与装艇设备相近的泵阀将各水舱按艇上的基本要求与模拟舷外海水的深度水舱连接起来。在本地电动模式下，由显示控制台独立控制相应的泵阀，完成悬停自流注水、悬停泵排水、悬停水舱移补水、均衡自流注水、舱底泵/舱底泵排水、纵倾水舱间移水等工况。本

5、地自动模式下，显示控制台通过以太网接收抗沉台指令，完成相应的工况。在遥控模式下，泵阀的控制权切换给容错台，由其完成悬停和均衡试验；显示控制台显示泵阀状态等并将相关信息上传到以太网。悬停及均衡试验装置中的显示控制台、容错控制台、抗沉控制台、潜艇运动仿真设备之间构建以太网，采用UDP协议进行数据通讯。显示控制台以西门子S7-300PLC为控制中心，利用CPU集成DP口和CP通讯模块分别建立两个PROFIBUSDP现场总线网。其中所有的PA传感器构建一个PA总线网再并入1#DP网；带CAN接口的流量调节阀和供排气阀组也组成两个CAN总线网，使用PB-B-CAN设备与所有DP流量传感器一

6、起接入2#DP网。PLC内部使用通讯模块和控制功能块，实现数据采集和处理，并将逻辑运算结果输出到指定泵阀，实现相应的闭环控制功能。深度舱的压力控制和悬停舱内外压差控制由气路供排气阀组完成，水路的注排水量调节由海水流量调节阀实现。PLC通过其PROFINIT接口与上位机连接，采用UDP协议进行数据通讯。无论装置处于哪种工作模式，PLC均会采集泵阀的状态信号、流量、压力、液位等信I华中科技大学硕士学位论文号，并周期地上传给上位机。同时，上位机在其主界面上以图形、曲线和数字的方式显示接收到的信息。关键词：潜艇悬停均衡现场总线闭环控制II华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTBecau

7、seofitspowerfulcapabilitiesanddeterrenteffect,submarinehasattractedmuchattentioninthenavies.Ithasanimportantmilitarysignificanceforimprovingitscapabilitytoresearchsubmarineoperationcontrolmethodandtheregular.Thehoverandequilibriumexperimentde