低速域船舶运动仿真平台的设计.pdf

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1、■。l-分类号UDC密级单位代码!Q151低速域船舶运动仿真平台的设计王丽丽指导教师杨承恩职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕士学科与专业控制理论与控制工程论文完成日期2011年5月论文答辩日期2011年7月答辩委员会主席由r、，■～l弓ik‘㈣18㈣95㈣795TheDesignofShipMotionSimulationPlatformforShipLow-speedMovingAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulf

2、illmentoftherequirementsforthemasterdegreeMasterofEngineeringbyWangLili(ControlTheoryandControlEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorYangChengenMay2011一t‘'■羹鼙大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文竺低速堡墼堕重麴笾真壬鱼的遮过：：。除论文中已经注明引

3、用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：垂豳曲_●一．一．学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事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，也可采用影印、缩

4、印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密口(请在以上方框内打“√")论文储繇王面丽导师虢渺日期：刎／年7月尹日一●’’●中文摘要摘要随着世界经济不断发展，各国之间的联系将会越来越密切，海上运输是一种必不可少的交通方式。同时，

5、随着各国工业的发展，对能源的要求在不断增长，由于人类对陆上能源的开发接近饱和状态，未来能源开采的重心应着重于海上能源的开发，由此海上能源开采技术也要求日益提高。这就需要提供一种控制方式，使得在相对不可预测的各种海况下，海上交通工具的操纵系统和钻井平台动力定位系统等能有高质量的控制精度。船舶在海上的运动是一个很复杂的过程，它会随着船舶速度的减小，非线性越来越强，海况的干扰作用也会变得相对明显，因此船舶低速操纵与控制是船舶航行过程中重要而又困难的一个环节。船舶运动控制的各种算法随着科学技术的发展也是层出不穷，

6、这就需要我们能提供一个平台来验证哪种算法可信度和控制精度最高。所以本设计为解决这一难题设计了一种船舶运动控制仿真平台。它主要模拟船舶在海上的低速运动过程。船舶运动控制仿真平台的硬件由以下几部分组成：1)由五台步进电机分别带动的相互叠压的四条模拟轨道和一个旋转平台。下面两层轨道为海浪模拟层，上面两层轨道和旋转平台一起构成船舶模拟层；2)两台PCI04工控机。分别用来控制海浪模拟层和船舶模拟层，它们是整个仿真平台的核心控制部分；3)激光测距仪、电罗经。用来检测旋转平台当前位置及方向角。4)其它：保护电路、控制

7、柜等。本论文主要设计仿真平台的船舶模拟层来仿真船舶的低速运动。在查阅了大量的国内外资料后，建立了低速域船舶运动的数学模型，然后以大连海事大学“育鲲”轮为例在Matlab环境下仿真，验证数学模型的正确性。最后用C程序设计和编写控制程序，写入船舶运动仿真平台的核心控制器工控机中，调试硬件，使硬件能够按照数学模型的描述运动。完成后的船舶运动仿真平台可以用来设计和验证有关低速域船舶在靠离泊运动和海上钻井平台等的控制器的相关算法。关键词：低速；船舶运动数学模型；仿真平台；“育鲲"轮●■英文摘要ABSTRACTWit

8、hthecontinuousdevelopmentoftheworldeconomy,thetransportationbetweencountriesisgettingmoreandmorebusy，thereforeoceantransportationisanabsolutelynecessarytransportmethodbecauseitshugeloadage．Meanwhile，withthenationali