论文摘要
课题分析了目前国内外减摇鳍控制技术的发展与现状,重点讲述了基于ARM处理器的减摇鳍控制器的功能设计与实现方案。减摇鳍是一种由微机控制的自动化程度很高的船舶减摇装置。减摇鳍控制系统根据人为输入的信号和来自鳍本身的反馈信号,及时输出不同的控制指令,控制鳍转动到期望的角度,达到减小船舶横摇的目的。但目前大多数的减摇鳍控制器使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的,前者集成度不高,稳定性也不好,而后者成本较高。因此,课题设计了一款新型的基于ARM嵌入式处理器的嵌入式减摇鳍控制器,解决了上述问题。该系统主要由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台主要包括基于飞利浦公司的LPC2290的控制器核心电路和辅助实现控制的驱动电路;软件平台主要是基于ARM的软件,包括启动代码和应用程序;为实现系统的可靠运行,同时也采取了一些保证系统可靠性的措施。目前,减摇鳍系统大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器。由于船舶横摇运动的非线性、复杂性、时变性以及海况的不确定性,经典PID控制很难获得令人满意的控制效果。因此,如何实现PID参数的自整定就显得犹为重要。模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型,而是基于人类的思维以及经验,用语言规则描述控制过程,并根据规则去调整控制算法或控制参数。本论文将模糊控制与PID控制相结合,实现了无须精确的对象模型,只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化,然后用模糊推理在线辨识对象特征参数,实时改变控制策略,便可对PID参数实现最佳调整。研究结果表明:采用该控制手段能较好的满足设计要求,开发的嵌入式减摇鳍控制系统具有设计合理、集成度高、性价比高、性能优越、抗干扰能力强、稳定性好、实时性高等优点。同时能够适应减摇鳍控制系统智能化的发展趋势,所以该减摇鳍控制器具有很好的使用价值及意义。