新一代深潜救生艇动力定位系统设计与实现

发布时间：2016-12-16 01:00

本文关键词：深潜救生艇动力定位系统控制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工程大学》 2010年

新一代深潜救生艇动力定位系统设计与实现

张书宁

【摘要】： 潜艇失事后,深潜救生艇是保证艇员逃生的重要手段,特别是近年来发生的俄罗斯“库尔斯克号”沉没事件后,各国海军对潜艇救生工作更加重视,加大了对深潜救生艇的研发工作。本文针对深潜救生艇动力定位系统的需求,设计了动力定位系统的总体结构。本文所设计的动力定位系统基于3台RTD公司的PC104嵌入式计算机,每台计算机负责不同的任务,并根据任务需求安装Windows或者VxWork操作系统。基于Windows操作系统平台,利用Visual C++ 6.0实现了深潜救生艇信息显示系统。该系统基于模块化思想设计,方便系统的实现、移植和维护。针对PC104计算机进行了VxWorks操作系统的移植和附加模块驱动程序的编写,之后基于VxWorks操作系统平台,利用该操作系统的多任务机制,对动力定位系统控制功能进行了任务划分并开发了实时控制系统。在深入分析深潜救生艇动力定位系统需求及实际工作环境的情况下,实现了一种多模态RBF神经网络自校正控制算法,该算法具有多个工作模态,并可以利用RBF神经网络获得的Javobian信息进行参数优化。最后将该控制算法在VxWorks操作系统平台上实现。通过半实物仿真研究表明,本文所设计实现的动力定位系统具有易操作性、人机界面友好性和控制实时性。同时,仿真结果也表明本文所提出的多模态RBF神经网络自校正控制算法在海流干扰特别是变海流干扰的情况下的有效性和实用性。本文的研究成果将用于深潜救生艇动力定位系统的产品设计中。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U674.23
【目录】：

摘要5-6

ABSTRACT6-9

第1章绪论9-16

1.1 课题的背景和意义9-10

1.2 国内外研究概况10-14

1.3 本文研究内容14-16

第2章新一代动力定位系统的总体设计16-23

2.1 引言16

2.2 动力定位系统的总体需求16-18

2.3 动力定位系统的概要设计18-22

2.3.1 信息显示系统的概要设计18-21

2.3.2 实时控制系统的概要设计21-22

2.4 本章小结22-23

第3章动力定位信息显示系统的详细设计与实现23-48

3.1 引言23

3.2 开发工具简介23-24

3.3 信息显示主框架的详细设计与实现24-25

3.4 信息显示界面的详细设计与实现25-37

3.4.1 显示管理模块实现25-26

3.4.2 显示控件的实现方法26-30

3.4.3 定位过程显示模块的详细设计与实现30-33

3.4.4 深潜救生艇状态显示模块的详细设计与实现33-37

3.4.5 数字方式监测模块的详细设计与实现37

3.5 通信模块的实现37-41

3.5.1 Windows 环境下的串口通信38-40

3.5.2 串口通信模块的实现40-41

3.5.3 数据封包与解包的实现41

3.6 文件传输模块的实现41-47

3.6.1 FTP 通信相关42-43

3.6.2 FTP 客户端的实现43-47

3.7 本章小结47-48

第4章动力定位实时控制系统的详细设计与实现48-76

4.1 引言48

4.2 VxWorks 实时操作系统48-51

4.2.1 VxWorks 的机制与特性48-49

4.2.2 Workbench 开发环境介绍49-51

4.3 VxWorks 操作系统的移植51-63

4.3.1 硬件平台的考虑51-53

4.3.2 VxWorks 的启动过程53

4.3.3 BSP 及其作用53-55

4.3.4 Boot Loader 的移植55-61

4.3.5 最小VxWorks 镜像的建立61

4.3.6 VxWorks 交叉编译平台的搭建61-63

4.4 附加模块驱动程序开发63-71

4.4.1 数模转换驱动开发64-67

4.4.2 继电器驱动开发67-69

4.4.3 串口驱动程序的开发69-71

4.5 动力定位实时控制系统开发71-75

4.5.1 应用程序开发71

4.5.2 动力定位实时控制系统71-75

4.6 本章小结75-76

第5章基于多模态RBF 自校正控制算法76-102

5.1 引言76

5.2 深潜救生艇的数学模型76-77

5.3 PID 控制在动力定位系统中的应用77-83

5.3.1 积分分离PID 控制算法77-78

5.3.2 基于PID 控制的动力定位系统半实物仿真78-83

5.3.3 积分分离PID 控制存在的问题83

5.4 多模态RBF 自校正控制算法83-101

5.4.1 多模态PID 控制算法83-85

5.4.2 多模态RBF 自校正PID 控制算法85-88

5.4.3 基于多模态RBF 自校正的动力定位系统半实物仿真88-101

5.5 本章小结101-102

结论102-104

参考文献104-107

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果107-108

致谢108

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