船舶自动舵测试仿真系统的研究.pdf

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1、第40卷第1期大连海事大学学报Vo1．40No．12014年2月JournalofDalianMaritimeUniversityFeb．，2014文章编号：1006-7736(2014)O1-0009-04船舶自动舵测试仿真系统的研究姜仲昊，沈智鹏，郭晨，王国峰，刘海燕(1．大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026；2．大连德睿泰克科技有限公司，辽宁大连116021)摘要：结合实际自动舵，建立船舶运动数学模型并设计模计并实现逼真模拟自动操舵仪动态舵角变化与舵拟液压舵机的舵角产生机构，利用混合仿真思想，研制一角控制下船舶航向、航迹变化的船舶自动舵测试套船舶自动舵测试仿真系统．该系统可

2、实现自动舵及船舶仿真系统具有重要的工程意义和工程价值⋯．模型各项数据的输出，并可对自动舵进行评价与测试．混合仿真，又叫数字一物理仿真，其实现方法关键词：船舶；自动操舵仪；混合仿真；数学模型；系统测试为将难于物理实现的部分用数学模型描述，并用中图分类号：TP391．9文献标志码：A计算机进行运算；容易实现的部分直接使用实物，Testandsimulationsystemofshipautopilot然后将其连接成系统．这种仿真系统要求实物部JIANGZhong—hao，SHENZhi-peng，GUOChen，分具有实时陛L2J．与实物仿真和纯数字仿真相比，WANGGuo—feng，LIUHal

3、—yan在多数情况下，混合仿真有其自身优势．实物仿真更贴近实际，但仿真难度较大，往往受资金成本和(1．InformationScienceandTechnologyCollege，DalianMaritimeUniversity，Dalian116026，China；物理条件限制，造成不可行或仿真程度不够．纯数2．DalianDefitechScience＆TechnologyCo．，Ltd，字仿真方便灵活，仿真成本低，但仿真程度不够Dalian116021，China)高．混合仿真结合了纯数字仿真与物理仿真的优Abstract：Thepaperestablishedashipmotionma

4、thematic点，成为目前广泛采用的仿真方法．modelanddesignedarudder~nglegeneratingdevicewhich为解决自动操舵仪因在陆地上缺少舵角反馈wasusedtoreplacethehydraulicsteeringgearsystem．Apply—与航向反馈而不能正常运转的问题，本文利用混inganautopilot，thetestandsimulationsystemoftheshipau—合仿真技术，结合实际自动操舵仪，设计出一套船topilotwasdesigned．Thesystemcanputoutthedatabothof舶自动舵测试仿真系

5、统．shipautopilotandshipmodels，andit’Sconvenienttotestandevaluatethefunctionofshipautopilot．1系统总体结构与硬件设计Keywords：ship；autopilot；hybridsimulation；mathematicmodel；systemtest首先，建立船舶运动数学模型并在计算机中以软件的形式将其实现，将解算出的航向实时地通过串口发送给自动舵，使其获得航向反馈量；通0引言过PLC控制的步进电机模拟实际中的液压舵机船舶自动操舵仪是控制船舶航向的重要设带动舵角反馈器，使自动舵获得与实际中一样电备．在陆地上

6、，由于缺少真实舵角反馈信号和真实气特性的反馈信号．在自动舵正常运转的基础上，航向信号，目前大多自动舵生产厂家不能按实船通过设计适当软件采集自动舵和船舶运动数学模环境检测调整自动操舵仪的动态性能，这给自动型的各项信息并显示出来，进而方便对自动舵各操舵仪研制、生产和维修造成很大困难．因此，设项性能指标进行测试．收稿日期：2013-08-28．基金项目：国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2012AA112702)；国家自然科学基金资助项目(61374114)；中央高校基本科研业务费专项资金(3132013046；3132013331)．作者简介：姜仲昊(1990一)，男，硕士生，E—mail

7、：371177214@qq．eom．通信作者：沈智鹏(1977一)，男，博士，教授，E—mail：8一‘p@263．net．l0大连海事大学学报第40卷设计的自动舵测试仿真系统由自动舵、操舵用来控制步进电机转动的方向，QO．3用来控制电开关箱、舵机舱报警箱、舵角产生及反馈机构、两机的脱机．个油泵启动箱和一台Pc机六部分组成，其实物如2系统软件设计图1所示．本套自动舵测试仿真系统软件部分主要以Vis