基于VxWorks的嵌入式動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、海洋開(kāi)發(fā)離不開(kāi)船舶或海洋平臺(tái)的發(fā)展,而動(dòng)力定位技術(shù)作為其關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)始受到越來(lái)越多人的重視。伴隨著動(dòng)力定位技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)于動(dòng)力定位控制器的要求越來(lái)越高。采用性能優(yōu)越、體積小、功耗低的控制器成為當(dāng)今動(dòng)力定位開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。以往的動(dòng)力定位控制器大多采用工控機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),雖然性能較好,但其存在體積大、功耗高的缺點(diǎn),不滿足動(dòng)力定位技術(shù)的發(fā)展需要。國(guó)外動(dòng)力定位技術(shù)已相對(duì)成熟,各大動(dòng)力定位廠商和研究機(jī)構(gòu)推陳出新開(kāi)發(fā)了許多功能強(qiáng)大的動(dòng)力定位系統(tǒng),其核

2、心動(dòng)力定位控制器也出現(xiàn)了很多新特點(diǎn)。挪威的KONGSBERG公司率先將嵌入式軟硬件技術(shù)與動(dòng)力定位技術(shù)相融合,大大改善了控制器的性能,很好的解決工控機(jī)存在的問(wèn)題。在借鑒了國(guó)外動(dòng)力定位開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,本文研究了基于基于ARM的嵌入式動(dòng)力定位控制器,主要工作內(nèi)容如下:
　　 首先,針對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)的實(shí)際需要,圍繞AT91RM9200處理器進(jìn)行了硬件電路的開(kāi)發(fā),包括FLASH、SDRAM、DA以及調(diào)試接口等電路的開(kāi)發(fā),并完成了硬件設(shè)備

3、的調(diào)試;其次,考慮到動(dòng)力定位系統(tǒng)要求有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性,而要保證這點(diǎn)單靠硬件是很難實(shí)現(xiàn)的,需要借助實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持,故選用VxWorks操作系統(tǒng)作為動(dòng)力定位控制器程序運(yùn)行的軟件平臺(tái),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(yù)內(nèi)核初始化編寫以及時(shí)鐘、中斷、I/O和DA驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)等。再次,為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的嵌入式動(dòng)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(fēng)、浪和海流等外界環(huán)境干擾;

4、此外,還研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)調(diào)整PID參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶控制;最后,在VxWorks操作系統(tǒng)之上,完成了動(dòng)力定位控制器應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。通過(guò)PC機(jī)與ARM板搭建了系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái),在PC機(jī)上運(yùn)行水面船舶的三自由度模型,AT91RM9200處理器上采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)水面船舶的艏向控制。
　　 試驗(yàn)在沒(méi)加入環(huán)境干擾和加入環(huán)境干擾的情況下進(jìn)行,分別試驗(yàn)了動(dòng)力定位控制器對(duì)船舶艏向的控制情況。結(jié)果表