船舶用風帆自動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著經濟全球化的快速發(fā)展,航運業(yè)進入了快速發(fā)展階段。由于燃油價格上漲和國際海事組織對船舶節(jié)能減排提出嚴格要求,使得風能成為航運界尋求的主要新能源,風帆船舶也成為了國內外航運業(yè)研究的熱點。目前,國內外主要致力于帆的空氣動力性能和機帆配合研究,對帆船自動控制系統(tǒng)的研究較少。因此,本文對船舶風帆自動控制系統(tǒng)進行研究。
　　 為使風帆船舶能在最優(yōu)狀態(tài)(節(jié)能、高效、智能)下運行,本文設計并制作了風帆船舶模擬實驗平臺,并基于此平臺對風帆船舶

2、的自動控制系統(tǒng)進行了研究。首先,本文對系統(tǒng)控制模型進行研究,即通過對帆翼的空氣動力性能分析設計出本系統(tǒng)風帆的具體參數;通過對帆船運動力學原理分析得出最佳操帆數學模型;為實現船舶航向自動保持,引入模糊PID控制策略設計出自適應模糊PID控制系統(tǒng)。其次,對船舶風帆船舶模擬實驗平臺進行設計與制作。在平臺設計過程中,本文采用理論分析、三維建模后實物制作的論證設計方法,完成了轉帆和升降帆機構的設計與制作、帆的制作以及舵機的設計與制作。最后,本文對

3、風帆船舶自動控制系統(tǒng)的硬件電路模塊和軟件控制模塊進行了設計。硬件電路模塊設計包括控制器電路設計,電機驅動電路設計,風速、風向、航向、帆角、舵角和升降帆限位檢測電路設計,無線通信電路設計和觸摸顯示終端的人機交互電路設計。軟件控制模塊設計主要是建立系統(tǒng)主機和從機控制模型,完成主、從機主程序和子程序的設計。通過上述研究工作的開展,本系統(tǒng)最終實現了風帆自動升降和最佳帆角的智能操控,以及自動操舵以保持船舶航向穩(wěn)定等設計目標。
　　 綜上所