模型船的船舶运动控制系统设计

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1、中文摘要摘要海洋运输有着悠久的历史，与国家的发展有着密不可分的重大关系。为了掌握船舶运动规律和船舶驾驶技术，人类奋斗了多个世纪。船舶运动控制从手动发展到了自动，一代又一代的船舶自动化产品不断问世。船舶自动化产品的性能主要是由控制器的性能决定的，因此船舶自动化的技术发展，也主要表现在控制技术的推陈出新。在船舶自动舵的设计开发过程中，若有一个船舶缩尺模型对控制算法的有效性和控制系统的合理性进行检验，则可以保证航行安全，降低能耗，同时也可以减少实船实验的次数与实验费用，并减小危险性。本文详细阐述了模型船的船舶运动控制系统设计，该船舶运动控制系统用于控制船舶缩尺模型，可以代替实船进行船舶运动的各

2、种控制试验，系统可大致分为上位机和下位机两部分。船舶缩尺模型是物理基础，也是被控对象，它在一定程度上可以反映出其原型的运动特点；下位机是执行机构，用来操作船舶缩尺模型上的各个设备；上位机运行控制算法。船舶缩尺模型由生产厂家设计安装，上面的主要设备有舵机、螺旋桨和云台，另有航向传感器和GPS接收机来提供航向和定位信息；下位机安装在船舶缩尺模型的中部，其核心是一片STCl2C5A60S2单片机(作为主单片机)和一片STCl2C2052(作为从单片机)单片机，另外有模数转换、数模转换、电平转换等外围电路；上位机采用笔记本电脑，放置于岸边，用一对射频收发器与船舶缩尺模型进行无线通信。该船舶缩尺模

3、型于2009年7月13日在大连海事大学“心海"湖进行了水上实验，成功实现了对航向的控制，符合设计要求。关键词：模型船；STCl2C5A60S2；远程控制：通讯；控制系统英文摘要ABSTRACTMaritimetransport,initslonghistory,hasacloserelationship、析n1thenation’Sdevelopment．Inordertomasterthelawofshipmotionandshipdrivingskills，ourhumanbeingshavebeenstrugglingforseveralcenturies．Theshipmotio

4、ncontrolhasbeenimprovedfrommanualonestoautomaticones，meanwhile，automaticshipproductsareemergingintheworldgenerationaftergeneration．Theperformanceoftheamomaficshipproductsisdeterminedbythatofthecontroller,SOthedevelopmentofshipautomationtechnologyisgreatlyinfluencedbytheinnovationofcontroltechnolo

5、gy．Inthefieldofshipmotioncontrol，ashipmotionplatformisinneedtovalidatewhetherthecontrolalgorithmiseffectiveandthecontrolsystemisappropriateduringthedevelopingprocessofautopilots．Thesafetyofnavigationcanbeensuredand，therisk,theenergyconsumption,thetimesofactualshipexperiments，aswellastheamountofex

6、perimentalcosts，Canbereducedbyapplicationofshipmotionplatform．Ascalemodelshipcontrolsystemisdescribedinthispaper．Thescalemodelshipwhichcallreplacetherealshipforshipmotiontestinaviewofcontrolfield，iscontrolledbythescalemodelshipcontrolsystemincludingauppercomputerandalowercomputer．Thescalemodelshi

7、pisthecontrolledobjectandphysicalbasis，anditreflectsthemovementcharacteristicsoftheprototypeinsomeway．Thelowercomputeristheexecutingagency,andvariousdevicesonthescalemodelshipareoperatedbyit．Theuppercompmerisusedtorunc