載人潛水模擬器已廣泛應用于人員的日常訓練,然而針對深潛救生艇這一特殊對象,由于海況環(huán)境的復雜和不確定性,對人員的操縱控制提出更高的要求,性能單一的模擬器已不能滿足技能訓練之需,所以,操縱訓練模擬器的研發(fā)具有創(chuàng)造性意義。在這一背景下,通過在實艇控制原理、硬件結(jié)構(gòu)進行分析研究的基礎上將整個系統(tǒng)按功能分為八個模塊,分別對系統(tǒng)軟件底層應用程序和硬件方案進行開發(fā)改進;依據(jù)階段性開發(fā)研究成果,研發(fā)出了本文的深潛救生艇原型機操縱訓練模擬器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基本的操縱技能訓練,還增設特殊功能設計,解決現(xiàn)有模擬裝置的局限性。本文以某型深潛救生艇操縱訓練模擬器為研究對象,首先建立了六自由度運動方程;以位置和艏向角控制為例,以相關(guān)理論為基礎對運動方程進行化簡,求解出其與所受力的傳遞函數(shù)。針對深潛救生艇的結(jié)構(gòu)特點和運動分析,設計了模糊PID控制器,通過MATLAB/simulink仿真結(jié)果與常規(guī)PID控制比較,驗證了本文設計的模糊PID控制器能夠?qū)崿F(xiàn)較好的控制效果,具有響應速度快、超調(diào)量小的優(yōu)點。隨后構(gòu)建了深潛救生艇的仿真訓練平臺和嵌入式控制開發(fā)板。設計了各部分的供電方案及功能實現(xiàn)電路原理;以STM32F103ZET6控制芯片為核心,設計了系統(tǒng)采樣電路、I/O擴展電路,使用S7_1200PLC實現(xiàn)了基于RS485點對點和以太網(wǎng)的通信方案,解決了超大量數(shù)據(jù)處理困難的問題。針對模、數(shù)信號之間的電磁干擾問題,對控制PCB板進行模、數(shù)信號分開布局等細致的抗電磁干擾設計。此外,采用MCGS組態(tài)軟件,實現(xiàn)操縱數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。該課題分為三部分:操縱訓練模擬器控制系統(tǒng)、視覺控制系統(tǒng)和六自由度運動平臺。本文主要針對其中的控制系統(tǒng)部分進行研究設計,通過現(xiàn)場調(diào)試、使用結(jié)果表明,本文開發(fā)的深潛救生艇仿真模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)實際裝備的基本功能,驗證了所研發(fā)的操縱訓練模擬器及其控制系統(tǒng)的理論和應用價值。
【學位單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U666.158
【部分圖文】：

圖 1.1 Mystic 和 Avalon 號深潛救生艇Fig.1.1 Mystic andAvalon deep submergence rescue vehicle國深潛救生艇的研制成功及其有效援救效能激勵著世界各國競相學90 年代和新世紀的頭 10 年，全球開始第二階段的深潛救生艇研制。這

系統(tǒng)組裝圖

固定坐標系和運動坐標系
【參考文獻】

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本文編號：2863395