基于Linux平臺下船舶動力定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、動力定位技術是一種新型的海洋探索與開發(fā)的手段，它起源于人類對浩瀚的海洋以及其海底礦產(chǎn)、油氣等資源的開采和利用。隨著陸地資源開采殆盡以及能源需求的重大壓力，該技術迅速崛起。動力定位技術是一種通過安裝在船舶或者油氣開采平臺中的推進裝置，產(chǎn)生補償外界風、流、浪等環(huán)境力的力或力矩，使得整個定位平臺能夠按照設定的位置進行工作或者實現(xiàn)定點作業(yè)等功能。動力定位技術從產(chǎn)生到現(xiàn)在，雖然各種技術更新不斷，但是其組成依舊如初，動力系統(tǒng)為其提供工作與修正的動力

2、，推力系統(tǒng)著重于推力的分配，動力定位控制系統(tǒng)充當著整個系統(tǒng)的核心地位，測量系統(tǒng)是控制系統(tǒng)各種信號輸入的源頭，在測量系統(tǒng)中，測量外界環(huán)境干擾力是一項重要的工作，但是根據(jù)對傳統(tǒng)外界環(huán)境因素測量方法的研究，我們知道對于這些干擾沒有足夠準確的數(shù)學模型去描述，這就使得整個動力定位系統(tǒng)不能有效精確的實現(xiàn)定位。正是介于此背景，本文將研究的重點放眼于控制系統(tǒng)的研究和測量系統(tǒng)的設計兩個方面。
　　本文以船舶作為研究對象，在動力定位控制系統(tǒng)的研究中，

3、從計算機系統(tǒng)層面設計了基于Linux平臺下動力定位操作面板。在顯示系統(tǒng)的設計中，本文采用了嵌入式ARM平臺所帶的4.3寸LCD液晶屏作為顯示系統(tǒng)的終端。設計了模型預測控制器（Model Predictive Control，即MPC）作為核心控制算法。在測量系統(tǒng)的研究中，設計了一種動力定位外界環(huán)境力的測量裝置，從而實現(xiàn)對外界環(huán)境力的測量。具體的研究工作如下：
　　（1）從內(nèi)核編譯、根文件制作、嵌入式平臺搭建等研究領域深入了解開源L

4、inux操作系統(tǒng)的工作原理。
　?。?）研究ARM11系列Tiny6410（三星S3C6410）的硬件平臺，以及該平臺下的編程模式和方法。
　　（3）運用C++語言的編程方法，Qt繪圖技術，在Qt圖形軟件中設計滿足要求的船舶動力定位界面，并將其經(jīng)過交叉編譯移植到ARM平臺上。
　?。?）結合動力定位原理，設計一種動力定位外界環(huán)境力的測量裝置。
　　（5）通過對外界環(huán)境力測量裝置測量原理的分析，對動力定位低頻運動模

5、型進行了改進。
　?。?）通過運用MPC算法，結合改進船舶低頻運動模型，通過仿真試驗，驗證了一種動力定位外界環(huán)境力的測量裝置對外界風、流、浪等環(huán)境力測量的可行性與有效性。
　　本文對船舶動力定位系統(tǒng)上位機控制面板進行了設計，運用嵌入式 Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)平臺，通過ARM平臺上對上位機控制界面進行設計，使得整個系統(tǒng)具有開源的操作系統(tǒng)平臺，增加了系統(tǒng)的安全性和版權的自主性；上位機采用ARM平臺相對于PC機而言，使得上位機