本文關(guān)鍵詞：船用高精度液位遙測及控制系統(tǒng)的設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 液位遙測 擴(kuò)展卡爾曼濾波 低通濾波 多傳感器融合 TRACE MODE 6

【摘要】：隨著船舶自動化水平的提高,液位遙測系統(tǒng)成為船舶配套系統(tǒng)中的重要組成部分,在目前新建的船舶上應(yīng)用越來越廣泛。通過液位遙測系統(tǒng)可以監(jiān)控船艙的液位、艙容、溫度、壓力等參數(shù)并對異常情況進(jìn)行報警。其中,液位和艙容值是船舶監(jiān)測參數(shù)中的一項重要指標(biāo),通過調(diào)節(jié)船艙的液位值可以改變船舶的運行姿態(tài)。為了精確控制船舶的運行姿態(tài)和保障船舶的運行安全,液位測量值的精度要求越來越高。本文結(jié)合壓力式與雷達(dá)式液位測量方法,分別從液位測量原理和系統(tǒng)精確測量原理、系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計、驗證性試驗分析設(shè)計了一套高精度的液位遙測及控制系統(tǒng)。試驗結(jié)果都表明本文設(shè)計的系統(tǒng)精確度高,穩(wěn)定性強(qiáng),具有良好的實際應(yīng)用價值。本文完成的主要內(nèi)容包括:1.分析了壓力式和雷達(dá)式液位測量原理。然后,在對比兩種液位測量方法的基礎(chǔ)上給出了基于這兩種液位測量方法的液位遙測系統(tǒng)框架圖。2.分析影響液位遙測系統(tǒng)測量精度的主要原因,對船艙液位和艙容的精確測量作了詳細(xì)闡述。液位的精確測量主要分為對傳感器測量值的預(yù)處理、船舶橫縱傾液位值的修正以及對波動液位的濾波處理。其中,詳細(xì)介紹了采用擴(kuò)展卡爾曼濾波和低通濾波方法實現(xiàn)對波動液位的濾波處理過程。另外,提出了一種基于多傳感器融合的精確液位測量方法;艙容的精確測量則主要是對艙容表采取分段擬合的方法重新獲取精確的艙容曲線。3.在給出液位遙測及控制系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)說明了其各個子系統(tǒng)的工作原理、硬件設(shè)備的選型以及接線方式。4.針對不同的硬件連接完成了基于DCON Utility軟件的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)置和基于TRACE MODE 6組態(tài)軟件的上位機(jī)監(jiān)測與控制程序的設(shè)計。另外,在C#.NET平臺開發(fā)了一套液位遙測及控制系統(tǒng)的歷史測量、控制以及異常報警參數(shù)的查詢界面。5.對設(shè)計的系統(tǒng)采用兩種方式進(jìn)行試驗驗證。一方面,通過單艙液位測量驗證系統(tǒng)測量的精確度。另一方面,為了進(jìn)一步驗證系統(tǒng)的可行性和精確度,將本文設(shè)計的系統(tǒng)運用于浮動船塢模型進(jìn)行試驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：液位遙測 擴(kuò)展卡爾曼濾波 低通濾波 多傳感器融合 TRACE MODE 6
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.26;TP873
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 液位測量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 章節(jié)安排16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第2章 液位遙測系統(tǒng)的原理18-24
• 2.1 液位測量方法的比較18-20
• 2.2 液位測量系統(tǒng)20-23
• 2.2.1 壓力式液位測量系統(tǒng)20-22
• 2.2.2 雷達(dá)式液位測量系統(tǒng)22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 液位遙測系統(tǒng)的精度分析24-38
• 3.1 傳感器測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理24-25
• 3.2 船舶橫縱傾液位的修正原理25-28
• 3.2.1 雷達(dá)液位計測量液位的修正原理25-26
• 3.2.2 壓力傳感器測量液位的修正原理26-28
• 3.3 波動液位的精確測量原理28-34
• 3.3.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波29-31
• 3.3.2 低通濾波31-32
• 3.3.3 加權(quán)融合算法32-34
• 3.4 艙容的精確測量原理34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計38-52
• 4.1 系統(tǒng)總架構(gòu)38-39
• 4.2 液位測量系統(tǒng)39-46
• 4.2.1 系統(tǒng)傳感器39-44
• 4.2.2 采集控制模塊44-46
• 4.3 閥門控制系統(tǒng)46-51
• 4.4 異常報警子系統(tǒng)51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計52-70
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹52-53
• 5.2 液位監(jiān)測與控制程序的設(shè)計53-66
• 5.2.1 系統(tǒng)通信建立53-54
• 5.2.2 液位測量系統(tǒng)主程序設(shè)計54-58
• 5.2.3 閥門控制系統(tǒng)主程序設(shè)計58-60
• 5.2.4 顯示與操作界面的設(shè)計60-64
• 5.2.5 異常報警系統(tǒng)設(shè)計64-66
• 5.3 歷史數(shù)據(jù)查詢界面的設(shè)計66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第6章 實驗結(jié)果分析與數(shù)據(jù)處理70-80
• 6.1 液位測量系統(tǒng)的初步驗證70-73
• 6.2 浮船塢實例驗證73-79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 總結(jié)與展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-88
• 致謝88

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