基于VxWorks的嵌入式動力定位控制器的設計與實現.pdf

1、海洋開發(fā)離不開船舶或海洋平臺的發(fā)展,而動力定位技術作為其關鍵技術,開始受到越來越多人的重視。伴隨著動力定位技術的發(fā)展,人們對于動力定位控制器的要求越來越高。采用性能優(yōu)越、體積小、功耗低的控制器成為當今動力定位開發(fā)的熱點之一。以往的動力定位控制器大多采用工控機來實現,雖然性能較好,但其存在體積大、功耗高的缺點,不滿足動力定位技術的發(fā)展需要。國外動力定位技術已相對成熟,各大動力定位廠商和研究機構推陳出新開發(fā)了許多功能強大的動力定位系統,其核

2、心動力定位控制器也出現了很多新特點。挪威的KONGSBERG公司率先將嵌入式軟硬件技術與動力定位技術相融合,大大改善了控制器的性能,很好的解決工控機存在的問題。在借鑒了國外動力定位開發(fā)的經驗基礎上,本文研究了基于基于ARM的嵌入式動力定位控制器,主要工作內容如下:
　　 首先,針對動力定位系統的實際需要,圍繞AT91RM9200處理器進行了硬件電路的開發(fā),包括FLASH、SDRAM、DA以及調試接口等電路的開發(fā),并完成了硬件設備

3、的調試;其次,考慮到動力定位系統要求有很強的實時性,而要保證這點單靠硬件是很難實現的,需要借助實時操作系統的支持,故選用VxWorks操作系統作為動力定位控制器程序運行的軟件平臺,研究了基于AT91RM9200處理器的VxWorks移植,主要包括交叉環(huán)境的建立、預內核初始化編寫以及時鐘、中斷、I/O和DA驅動程序的開發(fā)等。再次,為了驗證所設計的嵌入式動力定位控制器的性能,建立了水面船舶的三自由度模型,并加入了風、浪和海流等外界環(huán)境干擾;

4、此外,還研究了神經網絡PID算法,通過神經網絡的自學習動態(tài)調整PID參數,實現對船舶控制;最后,在VxWorks操作系統之上,完成了動力定位控制器應用程序的開發(fā)。通過PC機與ARM板搭建了系統的半實物仿真平臺,在PC機上運行水面船舶的三自由度模型,AT91RM9200處理器上采用神經網絡PID算法實現對水面船舶的艏向控制。
　　 試驗在沒加入環(huán)境干擾和加入環(huán)境干擾的情況下進行,分別試驗了動力定位控制器對船舶艏向的控制情況。結果表