减摇水舱嵌入式控制系统的设计与开发

【摘要】船舶在海面航行时,会由于海况的影响,导致横摇运动加剧。减摇水舱作为最广泛使用的减摇装置之一,具有结构简单、成本低、可在零航速和低航速下进行减摇等优点。可控被动式减摇水舱作为一种高效的减摇水舱,可通过自动控制系统控制气阀和水阀的状态改变水舱内水的振荡周期,以适应不断变化的海况,保证在任何海浪的作用下都可以进行减摇。由此可见,良好的减摇水舱控制系统,对提高减摇水舱的减摇效果,进而改善船舶的安全性,减少运输成本,提高装卸效率,有着重要的作用。为了实现减摇水舱控制系统对水舱自动控制过程中对船舶状态信息的采集、分析,进而实现对水舱的有效控制,论文根据船舶减摇水舱试验装置的实际情况及可控被动式减摇水舱的减摇原理进行了需求分析和功能分析,其中的核心部分为模块通讯协议以及自动控制算法的研究及设计。论文提出了一种基于MicroCAN通讯协议的嵌入式控制系统的设计方案。该方案基于高性能、高可靠性的ARM芯片对系统进行分布式设计,将系统分为中心控制器和人机交互模块,其中中心控制器由中心控制模块、I/O控制模块、通讯转接模块三部分组成。论文针对各模块进行了分析和研究,实现了各个模块的机械设计、硬件设计和软件设计。系统样机通过了500小时稳定性实验及《军用装备实验室环境试验标准》的实验项目,系统稳定性和可靠性满足军用产品要求。两组减摇效果实验结果分别为78%和58%；系统可以产生较好的减摇效果。系统满足实船上对可控被动式减摇水舱的使用要求。目前该系统已安装于十艘高等级船舶当中。
【作者】陈欣歆；
【导师】叶树明；
【作者基本信息】浙江大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】减摇水舱；可控被动式；分布式系统；嵌入式；减摇算法；

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