本文關鍵詞：船舶主機遙控的邏輯控制和轉速的遺傳算法PID控制

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【摘要】：本論文來源于上海市教委重點課題：船舶主柴油機自動控制系統(tǒng)建模與仿真研究，介紹了船舶主機遙控及仿真系統(tǒng)的結構功能以及發(fā)展過程，提出了利用SoC單片機C8051F020為主進行主機遙控及仿真系統(tǒng)的硬件電路設計。在充分利用單片機內在資源的情況下，結合HD7279A等接口芯片以簡單的方式完成了仿真系統(tǒng)控制臺的模擬面板上LED指示，控制按鍵，車鐘，模擬儀表等大量的數字和模擬量的輸入輸出電路。同時提供了按鍵和LCD液晶來構成人機交互，完成控制系統(tǒng)參數的設定和顯不。 根據SoC單片機完善的系統(tǒng)結構，提出了利用單片機硬件中斷和軟件中斷來實現程序的多任務并行運行，完成模擬信號和數字信號的采集，處理和控制，來進行主機遙控系統(tǒng)的實時仿真。同時，單片機通過RS232串口和PC機通訊，將采集的信號和PC機的操作命令進行交換，共同構成完整的仿真系統(tǒng)設計。 本文介紹了微軟公司提出的用于軟件設計的.NET框架的內容和作用，并采用微軟公司的Visual Basic.NET語言和Visual Studio.NET 2005的編程環(huán)境，設計了詳細的用戶仿真界面。同時用基于面對對象的方法設計了船舶的邏輯程序控制，包括換向邏輯控制、起動與制動邏輯控制、重復起動程序控制、重起動邏輯控制、慢轉起動邏輯控制。 本文還研究了主機的轉速控制系統(tǒng)，包括程序加減速，轉速限制，轉速與負荷控制，負荷限制，主機的模型和常規(guī)PID控制方法。由于在實船上常規(guī)PID控制得到了廣泛的應用，而難點在于PID參數的整定，本文研究了PID參數自適應的方法，并運用遺傳算法來進行PID參數的自整定，通過MATLAB仿真，證實了遺傳算法不依賴于被控制對象的模型，特別在對復雜系統(tǒng)的PID參數整定上可以替代專家系統(tǒng)完成一部分的功能，在實際中具有一定的優(yōu)越性。在實際的模擬器的程序運行，，采用MATLAB和Visual Basic.NET混合編程，在Visual Basic.NET的程序中調用MATLAB算法，完成整個系統(tǒng)實時可靠的軟件運行。 根據本文設計的船舶主機遙控仿真系統(tǒng)將運用在上海海事大學輪機自動化實驗室，將在教師的教學和學生的培訓中發(fā)揮重要的作用。
【關鍵詞】：SoC單片機 主機遙控仿真系統(tǒng) 邏輯程序控制 遺傳算法 PID參數整定
【學位授予單位】：上海海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：U665
【目錄】：

• 第1章 引言7-14
• 1.1 課題的背景及意義7
• 1.2 船舶輪機模擬器7
• 1.3 國內外研究動態(tài)及水平7-10
• 1.4 船舶主機自動控制系統(tǒng)簡介10-11
• 1.5 前人所完成的工作11
• 1.6 本人所作的工作11-12
• 1.7 系統(tǒng)設計12-14
• 第2章 單片機系統(tǒng)設計14-24
• 2.1 單片機的選擇14-15
• 2.2 輸入輸出系統(tǒng)的設計15-16
• 2.3 通訊電路設計16
• 2.4 系統(tǒng)結構16-17
• 2.5 系統(tǒng)初始化17-18
• 2.6 主程序18
• 2.7 硬件中斷程序部分(HWI)18-20
• 2.7.1 中斷源的設計18-19
• 2.7.2 定時中斷19
• 2.7.3 串口中斷、串口外設接口(SPI)中斷19-20
• 2.7.4 ADC轉換結束中斷20
• 2.8 軟件中斷程序(SWI)20-24
• 2.8.1 通訊程序任務21-22
• 2.8.2 按鍵處理程序22
• 2.8.3 液晶顯示控制22-24
• 第3章 主機操作的仿真界面和邏輯程序設計24-37
• 3.1 .NET框架介紹24-25
• 3.2 VB和VB.Net的主要區(qū)別25-27
• 3.3 VB轉型到VB.NET的必然和必要性27
• 3.4 仿真界面設計27-29
• 3.5 主機操作部位及車鐘系統(tǒng)設計29-30
• 3.5.1 機旁操作臺與遙控操作的切換29-30
• 3.5.2 操縱地點的切換實現的編程及功能顯示30
• 3.6 邏輯程序設計30-37
• 3.6.1 換向邏輯控制31-34
• 3.6.2 起動邏輯控制34
• 3.6.3 重復起動程序控制34-35
• 3.6.4 重起動邏輯控制35
• 3.6.5 慢轉起動邏輯控制35-36
• 3.6.6 制動邏輯控制36-37
• 第4章 轉速控制系統(tǒng)37-55
• 4.1 轉速控制系統(tǒng)組成和功能37
• 4.2 程序加減速37-38
• 4.3 轉速限制38-39
• 4.4 轉速與負荷控制39-40
• 4.5 負荷限制40-42
• 4.6 船舶柴油主機系統(tǒng)數學模型42-49
• 4.7 柴油機轉速數字PID控制49-51
• 4.8 PID調節(jié)器參數整定51-53
• 4.8.1 試湊法確定PID調節(jié)參數51-52
• 4.8.2 試驗經驗法確定PID參數52-53
• 4.9 仿真結果53-55
• 第5章 基于遺傳算法整定的PID控制設計55-67
• 5.1 PID參數自整定發(fā)展現狀55-56
• 5.2 遺傳算法概述56
• 5.3 遺傳算法應用設計56-62
• 5.4 標準遺傳算法運算過程62
• 5.5 MATLAB仿真62-63
• 5.6 遺傳算法整定和常規(guī)PID控制的比較63-65
• 5.7 自適應在線遺傳算法整定的PID控制65-67
• 第6章 程序實現67-71
• 6.1 MATLAB和VB.NET混合編程67
• 6.2 使用Declare聲明API67-69
• 6.3 使用DLLImport的API調用69
• 6.4 仿真軟件實現69-71
• 第7章 結論與展望71-72
• 致謝72-73
• 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文73-74
• 參考文獻74-76
• 附錄：自適應在線遺傳算法程序76-79

【引證文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 李玉東;胡大斌;夏極;;自抗擾控制器在柴油機轉速控制中的應用[J];艦船科學技術;2010年11期

2 丁培新;韓歡午;彭震宇;;主機遙控技術特點和自主創(chuàng)新發(fā)展的途徑[J];科技風;2012年03期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 宋百玲;柴油機控制系統(tǒng)半物理仿真技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前5條

1 韓學勝;船舶主機遙控仿真系統(tǒng)的設計與開發(fā)[D];大連海事大學;2007年

2 吳卓成;船舶主機遙控系統(tǒng)的研究與設計[D];浙江大學;2008年

3 朱偉;船舶中速柴油主機推進控制系統(tǒng)研究與設計[D];武漢理工大學;2010年

4 李沁生;船舶主柴油機轉速智能PID控制算法研究[D];大連海事大學;2011年

5 蔣丁宇;基于PLC的主機遙控系統(tǒng)研究設計[D];大連海事大學;2011年

  本文關鍵詞：船舶主機遙控的邏輯控制和轉速的遺傳算法PID控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：510961