基于CAN总线的喷水推进装置控制系统的设计与实现

论文摘要

喷水推进技术由于具有诸多常规螺旋浆推进技术所不及的优点,在特种船型的高速艇及一些高性能船上已被广泛采用。但是以前由于种种因素限制,使得喷水推进技术发展远远不及常规螺旋浆推进技术的发展,因此目前对喷水推进技术的研究不多,尤其在喷水推进控制系统方面的研究更少,国内还处在起步阶段。本论文主要有以下几部分内容:1.本文对喷水推进装置的组成进行了介绍,对喷水推进装置控制特点、机理进行深入研究分析,并提出了基于CAN总线的喷水推进装置控制系统方案。2.本文阐述了操舵控制、推进控制及备用控制的原理,完成了喷水推进装置控制系统中上位机和下位机软、硬件的设计与实现。上位机选用PC104为主控制器,下位机选用ADuC812微处理器为主控制器,CAN总线接口电路选用CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250,并对它们在设计中所涉及到的相关问题进行了研究。在控制软件设计中,对方向舵、倒航斗采用模糊控制,对柴油机转速和倒航斗进行联合优化控制,以满足控制系统实时性、可靠性的要求以及保护动力装置的安全可靠运行。3.经过实艇验证,本文实现的基于CAN总线的喷水推进动力装置控制系统具有很高的实时性和可靠性,按需要可以组合出多种控制模式、操舵模式,大大提高了船舶的机动、灵活的技术性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及其意义
• 1.2 控制系统发展概况
• 1.3 现场总线概况
• 1.3.1 现场总线系统的技术特点及优点
• 1.3.2 最具影响力的5 种现场总线
• 1.3.3 现场总线在船舶控制系统中的应用
• 1.4 船舶喷水推进动力装置控制特点
• 1.5 喷水推进动力装置控制系统方案及本课题主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 CAN总线技术规范及其常用器件介绍
• 2.1 CAN 总线技术规范
• 2.1.1 CAN 单元的分层结构
• 2.1.2 报文传输及其帧结构
• 2.1.3 MAC 帧编码和发送/接收
• 2.1.4 媒体访问和仲裁
• 2.1.5 错误类型和界定
• 2.1.6 位定时与同步
• 2.2 CAN 总线有关器件介绍
• 2.3 本章小结
• 第三章 喷水推进装置控制系统硬件设计
• 3.1 操舵控制原理
• 3.2 推进控制原理
• 3.3 备用控制原理
• 3.4 上位机硬件设计
• 3.4.1 上位机硬件功能要求
• 3.4.2 上位机硬件选用
• 3.4.3 接口电路板设计
• 3.5 下位机硬件设计
• 3.5.1 下位机功能要求
• 3.5.2 下位机硬件总体设计
• 3.5.3 ADuC812 微处理器介绍
• 3.5.4 ADuC812 微处理器相关电路设计及注意事项
• 3.5.5 CAN 总线接口电路设计
• 3.5.6 模拟量输入/输出电路设计
• 3.6 本章小节
• 第四章 喷水推进装置控制系统软件设计
• 4.1 控制软件设计要求
• 4.2 上位机控制软件设计
• 4.3 下位机控制软件设计
• 4.3.1 方向舵位置控制
• 4.3.2 推进控制
• 4.3.3 控制故障报警
• 4.4 CAN 总线接口通信软件设计
• 4.5 本章小节
• 第五章 结论与研究展望
• 5.1 调试及试验验证
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文