船舶自動(dòng)舵測(cè)試仿真系統(tǒng)的研究.pdf

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1、第40卷第1期大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．40No．12014年2月JournalofDalianMaritimeUniversityFeb．，2014文章編號(hào)：1006-7736(2014)O1-0009-04船舶自動(dòng)舵測(cè)試仿真系統(tǒng)的研究姜仲昊，沈智鵬，郭晨，王國(guó)峰，劉海燕(1．大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連116026；2．大連德睿泰克科技有限公司，遼寧大連116021)摘要：結(jié)合實(shí)際自動(dòng)舵，建立船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)模計(jì)并實(shí)現(xiàn)逼真模擬自動(dòng)操舵儀動(dòng)態(tài)舵角變化與舵擬液壓舵機(jī)的舵角產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，利用混合仿真思想，研制一角控制下船舶航向、航跡變化的船舶自動(dòng)舵測(cè)試套船舶自動(dòng)舵測(cè)試仿真系統(tǒng)．該系統(tǒng)可

2、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)舵及船舶仿真系統(tǒng)具有重要的工程意義和工程價(jià)值?．模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)的輸出，并可對(duì)自動(dòng)舵進(jìn)行評(píng)價(jià)與測(cè)試．混合仿真，又叫數(shù)字一物理仿真，其實(shí)現(xiàn)方法關(guān)鍵詞：船舶；自動(dòng)操舵儀；混合仿真；數(shù)學(xué)模型；系統(tǒng)測(cè)試為將難于物理實(shí)現(xiàn)的部分用數(shù)學(xué)模型描述，并用中圖分類號(hào)：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算；容易實(shí)現(xiàn)的部分直接使用實(shí)物，Testandsimulationsystemofshipautopilot然后將其連接成系統(tǒng)．這種仿真系統(tǒng)要求實(shí)物部JIANGZhong—hao，SHENZhi-peng，GUOChen，分具有實(shí)時(shí)陛L2J．與實(shí)物仿真和純數(shù)字仿真相比，WANGGuo—feng，LIUHal

3、—yan在多數(shù)情況下，混合仿真有其自身優(yōu)勢(shì)．實(shí)物仿真更貼近實(shí)際，但仿真難度較大，往往受資金成本和(1．InformationScienceandTechnologyCollege，DalianMaritimeUniversity，Dalian116026，China；物理?xiàng)l件限制，造成不可行或仿真程度不夠．純數(shù)2．DalianDefitechScience＆TechnologyCo．，Ltd，字仿真方便靈活，仿真成本低，但仿真程度不夠Dalian116021，China)高．混合仿真結(jié)合了純數(shù)字仿真與物理仿真的優(yōu)Abstract：Thepaperestablishedashipmotionma

4、thematic點(diǎn)，成為目前廣泛采用的仿真方法．modelanddesignedarudder~nglegeneratingdevicewhich為解決自動(dòng)操舵儀因在陸地上缺少舵角反饋wasusedtoreplacethehydraulicsteeringgearsystem．Apply—與航向反饋而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，本文利用混inganautopilot，thetestandsimulationsystemoftheshipau—合仿真技術(shù)，結(jié)合實(shí)際自動(dòng)操舵儀，設(shè)計(jì)出一套船topilotwasdesigned．Thesystemcanputoutthedatabothof舶自動(dòng)舵測(cè)試仿真系

5、統(tǒng)．shipautopilotandshipmodels，andit’Sconvenienttotestandevaluatethefunctionofshipautopilot．1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與硬件設(shè)計(jì)Keywords：ship；autopilot；hybridsimulation；mathematicmodel；systemtest首先，建立船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型并在計(jì)算機(jī)中以軟件的形式將其實(shí)現(xiàn)，將解算出的航向?qū)崟r(shí)地通過串口發(fā)送給自動(dòng)舵，使其獲得航向反饋量；通0引言過PLC控制的步進(jìn)電機(jī)模擬實(shí)際中的液壓舵機(jī)船舶自動(dòng)操舵儀是控制船舶航向的重要設(shè)帶動(dòng)舵角反饋器，使自動(dòng)舵獲得與實(shí)際中一樣電備．在陸地上

6、，由于缺少真實(shí)舵角反饋信號(hào)和真實(shí)氣特性的反饋信號(hào)．在自動(dòng)舵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，航向信號(hào)，目前大多自動(dòng)舵生產(chǎn)廠家不能按實(shí)船通過設(shè)計(jì)適當(dāng)軟件采集自動(dòng)舵和船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模環(huán)境檢測(cè)調(diào)整自動(dòng)操舵儀的動(dòng)態(tài)性能，這給自動(dòng)型的各項(xiàng)信息并顯示出來(lái)，進(jìn)而方便對(duì)自動(dòng)舵各操舵儀研制、生產(chǎn)和維修造成很大困難．因此，設(shè)項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試．收稿日期：2013-08-28．基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)資助項(xiàng)目(2012AA112702)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61374114)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(3132013046；3132013331)．作者簡(jiǎn)介：姜仲昊(1990一)，男，碩士生，E—mail

7、：371177214@qq．eom．通信作者：沈智鵬(1977一)，男，博士，教授，E—mail：8一‘p@263．net．l0大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)第40卷設(shè)計(jì)的自動(dòng)舵測(cè)試仿真系統(tǒng)由自動(dòng)舵、操舵用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，QO．3用來(lái)控制電開關(guān)箱、舵機(jī)艙報(bào)警箱、舵角產(chǎn)生及反饋機(jī)構(gòu)、兩機(jī)的脫機(jī)．個(gè)油泵啟動(dòng)箱和一臺(tái)Pc機(jī)六部分組成，其實(shí)物如2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖1所示．本套自動(dòng)舵測(cè)試仿真系統(tǒng)軟件部分主要以Vis