本文關(guān)鍵詞：基于ARM的船舶自動舵測試系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 自動操舵儀 ARM Wi-Fi 系統(tǒng)測試

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,以船舶為載體的航運(yùn)行業(yè)的優(yōu)勢逐漸凸顯出來。對于船舶來說,自動操舵儀是進(jìn)行航向控制的關(guān)鍵性設(shè)備,它性能的好與壞會直接影響到船舶是否能夠安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。然而,在裝載到船舶之前,自動操舵儀由于得不到輸入、輸出信號,而無法進(jìn)行正常的功能測試,這使得對于自動操舵儀的研制、升級以及檢修面臨很大困難,為此,本文結(jié)合實(shí)際自動舵以及嵌入式系統(tǒng),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于ARM的船舶自動舵測試系統(tǒng)。首先,根據(jù)船舶控制系統(tǒng)的工作原理,本文對船舶自動舵測試系統(tǒng)的整體硬件框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過PLC與步進(jìn)電機(jī)來代替實(shí)船中復(fù)雜的液壓舵機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生舵角,采用ARM嵌入式系統(tǒng)裝載船舶數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)船的運(yùn)動,產(chǎn)生航向數(shù)據(jù)以及處理舵角數(shù)據(jù),自動操舵儀則選用可在實(shí)船中使用的真實(shí)自動操舵儀,再通過各個(gè)硬件的特性,將設(shè)備之間進(jìn)行電氣連接,使整個(gè)硬件系統(tǒng)組成完整的閉環(huán)。然后,作者在Qt環(huán)境中為ARM設(shè)計(jì)了一套基于ARM的船舶自動舵測試軟件。首先在Matlab中建立了船舶數(shù)學(xué)模型,之后通過Matlab Coder將其轉(zhuǎn)化為C文件；同時(shí),設(shè)計(jì)了可對舵機(jī)轉(zhuǎn)速、航速以及運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行設(shè)置的參數(shù)設(shè)置界面,為船舶模型載入運(yùn)行參數(shù)；還設(shè)計(jì)了圖形顯示界面用于顯示模擬船舶運(yùn)動時(shí)的航跡、航向以及舵角數(shù)據(jù),期間解析了IEC61162通信協(xié)議,為自動舵與ARM板間通信建立了協(xié)議基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)對自動舵的遠(yuǎn)程測試,還在手機(jī)中設(shè)計(jì)了一套測試軟件,也包含參數(shù)設(shè)置以及圖形顯示界面,并將Wi-Fi模塊接入ARM板,通過UDP協(xié)議,使其在網(wǎng)絡(luò)間與手機(jī)完成通信。最后,作者對整套系統(tǒng)進(jìn)行了綜合測試,包括通過手動以及隨動操舵對硬件進(jìn)行了測試,顯示硬件性能良好；通過回轉(zhuǎn)試驗(yàn)以及“Z”型試驗(yàn)驗(yàn)證了ARM板中船舶模型的有效性；通過航向控制試驗(yàn),對自動操舵儀的控制性能進(jìn)行了測試,試驗(yàn)結(jié)果表明自動舵的控制性能優(yōu)異�？傮w測試結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的基于ARM的船舶自動舵測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,功能正確,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：自動操舵儀 ARM Wi-Fi 系統(tǒng)測試
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 研究工作的主要內(nèi)容13-14
• 第二章 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14-24
• 2.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)14
• 2.2 系統(tǒng)的硬件組成14-23
• 2.2.1 船舶自動操舵儀15-16
• 2.2.2 ARM板16-18
• 2.2.3 Wi-Fi模塊18-19
• 2.2.4 操舵開關(guān)箱19
• 2.2.5 舵機(jī)艙報(bào)警箱19
• 2.2.6 油泵啟動箱19-20
• 2.2.7 舵角產(chǎn)生及反饋機(jī)構(gòu)20-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 系統(tǒng)開發(fā)軟件與關(guān)鍵技術(shù)24-41
• 3.1 Linux系統(tǒng)24-25
• 3.2 Qt開發(fā)環(huán)境25-27
• 3.3 ARM端開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)27-31
• 3.4 Android概述31-34
• 3.4.1 Android的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32-33
• 3.4.2 Android應(yīng)用程序框架33-34
• 3.5 手機(jī)端開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)34-37
• 3.6 USR-WIFI232-T模塊軟件配置37-40
• 3.7 本章小結(jié)40-41
• 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-57
• 4.1 ARM端軟件設(shè)計(jì)41-52
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換與顯示界面的軟件設(shè)計(jì)42-46
• 4.1.2 參數(shù)設(shè)置界面及鍵盤界面46-47
• 4.1.3 性能指標(biāo)的計(jì)算47-48
• 4.1.4 ARM板與自動舵間的數(shù)據(jù)通信48-50
• 4.1.5 ARM板的Wi-Fi通信50-52
• 4.2 手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)52-56
• 4.2.1 圖形顯示界面的設(shè)計(jì)52-53
• 4.2.2 參數(shù)的設(shè)置與載入界面53-55
• 4.2.3 UDP通信55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)測試與分析57-67
• 5.1 系統(tǒng)的硬件測試57-58
• 5.2 系統(tǒng)綜合測試58-66
• 5.2.1 船舶模型有效性的測試59-63
• 5.2.2 自動舵控制性能的測試63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 致謝71

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉宏達(dá);李殿璞;馬忠麗;;一種新型的智能船舶自動舵設(shè)計(jì)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2006年S1期

2 趙邦良;航海自動舵發(fā)展綜述[J];航海技術(shù);1998年04期

3 施周;;自動舵的新進(jìn)展[J];航海科技動態(tài);2000年09期

4 鄭為民,黃義新;船舶自動舵技術(shù)的回顧與展望[J];航海技術(shù);2000年04期

5 程啟明,劉其明,王志宏,孫干超;船舶自動舵控制技術(shù)發(fā)展研究[J];計(jì)算機(jī)自動測量與控制;2000年06期

6 黃義新 ,方怡冰;基于單片機(jī)的船舶自動舵模糊控制系統(tǒng)[J];船舶工程;2001年05期

7 張慶河,李炎保,韓濤;考慮外環(huán)境影響的船舶操縱模擬自動舵系統(tǒng)[J];中國造船;2001年03期

8 劉勇,李文魁,陳永冰,周崗,于長龍;基于航向自動舵實(shí)船環(huán)境模擬的海浪擾動模型研究[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2002年05期

9 張桂臣;任光;何文雪;;船舶自動舵控制系統(tǒng)實(shí)施改造的研究及實(shí)現(xiàn)[J];中國造船;2006年04期

10 智力;王樹青;;一類基于模型預(yù)測的船舶自動舵控制策略研究[J];船舶工程;2007年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 季本山;;基于PLC智能控制自動舵研究[A];2010船舶航泊實(shí)踐研究論文集[C];2010年

2 王晶晶;王以海;梁山;;基于GSHF的自動舵模型的數(shù)字控制設(shè)計(jì)[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集[C];2008年

3 付永領(lǐng);羅會標(biāo);;傳統(tǒng)PID自動舵的改進(jìn)研究[A];中國航空學(xué)會液壓氣動專業(yè)2005年學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2005年

4 劉宏達(dá);馬忠麗;;基于小生境免疫算法的船舶FNN自動舵設(shè)計(jì)[A];第十七屆全國過路控制會議論文集[C];2006年

5 付永領(lǐng);羅會標(biāo);;傳統(tǒng)PID自動舵的改進(jìn)研究[A];中國航空學(xué)會控制與應(yīng)用第十二屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

6 王立軍;;船舶運(yùn)動模糊邏輯PID混合控制研究[A];中國航海科技優(yōu)秀論文集（2010）[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 記者 劉穎;自動舵市場：從中端產(chǎn)品突破[N];中國船舶報(bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王先洲;船舶及潛艇操縱中的魯棒控制研究[D];華中科技大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于長龍;某型自動舵故障檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 劉鵬;基于ARM的船舶自動舵測試系統(tǒng)研究[D];大連海事大學(xué);2016年

3 王宇超;船舶自動舵故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

4 狄猛;基于性能評價(jià)的船舶自動舵控制器設(shè)計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

5 李建立;船舶自動舵系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 張雅妮;基于粒子群算法模糊控制自動舵的研究與仿真[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

7 蘇會會;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的船舶航跡自動舵技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

8 王兆宇;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于航向自動舵研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2003年

9 封浩;基于ARM的自動舵研究與設(shè)計(jì)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

10 寧君;基于DSC-MLP的船舶直線航跡自動舵自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D];大連海事大學(xué);2013年

，

本文編號：891218