船舶运动与主推进联合控制仿真系统的研究
A Study on the Integrated Control Simulation System of Ship Motion and Main Propulsion
长期以来,船舶运动与船舶主推进系统是完全独立进行控制的,很少有学者将二者综合研究,并缺乏有效的联合控制仿真研究平台.为此,本文依据实际船舶驾驶台配置,选取部分实船物理设备,结合软件仿真技术,采用硬件在环的仿真思想,设计并实现了一种船舶运动与主推进联合控制仿真系统.首先,本文以5446TEU集装箱船为研究对象,考虑船舶运动与主推进二者的耦合性,利用Matlab软件建立船舶运动与主推进装置的仿真模型,并进行不同船速下操纵性试验、回转试验,仿真试验结果显示,当进行船舶操纵时,船速与主机转速的变化与实船数据基本吻合.接着,参照实船驾驶台配置,选取车钟、操舵手轮、罗经复示器、电子海图实船物理设备,设计硬件操控台.同时,按照实船自动舵工作方式,为仿真系统设计手动、随动、自动三种控制方式.完成了仿真系统的硬件连接,实现了仿真系统的数据采集与数据通信,建立了硬件操作平台.然后,利用VC与Matlab混合编程技术,实现了VC对Matlab仿真模型的调用,满足了仿真系统船舶模型解算的实时性;应用VC与、/ega (?)昆合编程技术将船舶三维运动场景引入到仿真系统中,实现了船舶运动姿态的实时观测;设计了操作友好的人机交互界面,构建了仿真系统的软件操作平台,可实现系统的软、硬件切换操作.最后,在软、硬件两种操作模式下,分别对仿真系统的手动、随动与自动三种控制方式进行了测试.仿真系统按照操作指令运行,并将船舶运动状态、姿态、地理位置与运动轨迹实时显示出来.测试结果表明该仿真系统功能完善、逼真度较高、操作模式可选、控制方式全面,可满足模拟驾驶与联合控制研究的要求.该仿真系统既为船舶运动与主推进控制算法的研究提供了支撑平台,同时又可以应用于船舶操纵培训教学.
- 作者：
- 刘玉博
- 学位授予单位：
- 大连海事大学
- 专业名称：
- 模式识别与智能系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 沈智鹏
- 中图分类号：
- U664.82；U661.74
- 关键词：
- 船舶运动；主推进；硬件在环；仿真系统
- Ship motion；Main engine propulsion；Hardware in loop；Simulationsystem