| 【中文题名】 | 船舶多运动量测试装置的设计研究 |
| 【英文题名】 | The Research of Ship Motion Measurement Instrument |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 船舶六自由度运动,测试系统,传感器,W77E58单片机,CBuilder, |
| 【英关键词】 | six-DOF motion of ship,measurement meter,sensors,W77E58 microcontroller,C++ Builder, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>导航设备、水声设备>导航设备>测试技术 |
| 【论文摘要】 |
在船舶运动控制中，必须了解船舶的运动状态，才能控制船舶运动，由此提出了六自由度运动测试仪的研制，本测试仪能测试船舶运动的线加速度、角加速度、线速度、角速度及方位角、横摇角、纵摇角，为船舶运动控制提供了数据依据。
为了保证测试精度，本系统使用了15个传感器，一对一的直接测量各个物理量的运动状态。文中介绍了传感器的原理及基本特性，并根据系统性能指标要求，选取了所需的传感器，设计了相应的信号调理电路，进行了相应的信号调零和放大，使其满足了单片机对输入信号的电压范围要求。
六自由度运动测试仪由下位机测试装置和上位机测试软件组成。下位机选用单片机W77E58为系统主芯片，控制完成数据采集、数据处理、数据存储和与上位机进行通信，本系统还通过外部按键设置了两种工作模式，即数据采集模式和数据传输模式。当工作于数据采集模式时，系统通过传感器检测数据，并把数据存入外部数据存储器里，同时也通过串口RS232把检测到的数据发给上位机；当工作于数据传输模式时，系统不检测数据，只把外部数据存储器里的数据通过串口RS232发给上位机。为了满足不同的需求，本系统也有一个模拟输出接口，可实时输出各个运动量的模拟电压值... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-15 |
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1.1 本文研究的目的及意义 |
10-11 |
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1.2 国内外发展概况 |
11-13 |
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1.3 本文主要研究内容 |
13-15 |
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第2章 工作原理及系统组成 |
15-27 |
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2.1 系统数学原理分析 |
15-22 |
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2.1.1 船舶运动坐标系 |
15-16 |
|
2.1.2 坐标变换 |
16-22 |
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2.1.3 运动学方程 |
22 |
|
2.2 系统组成 |
22-26 |
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2.2.1 现代检测系统的构成 |
22-24 |
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2.2.2 本测试系统的组成 |
24-26 |
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2.3 本章小结 |
26-27 |
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第3章 传感器的选择 |
27-44 |
|
3.1 传感器的原理 |
27-28 |
|
3.2 传感器的基本特性 |
28-32 |
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3.2.1 静态特性 |
28-31 |
|
3.2.2 动态特性 |
31-32 |
|
3.3 传感器的分类 |
32-39 |
|
3.3.1 压阻式传感器 |
33-35 |
|
3.3.2 压电式传感器 |
35-39 |
|
3.4 传感器的选取 |
39-43 |
|
3.5 本章小结 |
43-44 |
|
第4章 系统硬件设计 |
44-55 |
|
4.1 系统硬件的总体设计 |
44-45 |
|
4.2 数据采集单元 |
45-49 |
|
4.2.1 模拟信号输入电路 |
45-47 |
|
4.2.2 A/D转换 |
47-49 |
|
4.3 单片机控制单元 |
49-51 |
|
4.4 外部数据存储器扩展单元 |
51-52 |
|
4.5 通信单元 |
52-53 |
|
4.6 其他单元 |
53-54 |
|
4.6.1 人机接口单元 |
53-54 |
|
4.6.2 供电单元 |
54 |
|
4.7 本章小结 |
54-55 |
|
第5章 系统软件设计 |
55-76 |
|
5.1 概述 |
55 |
|
5.2 下位机软件编程 |
55-56 |
|
5.3 基于微处理器 W77E58程序设计 |
56-65 |
|
5.3.1 系统主程序 |
56-58 |
|
5.3.2 数据采集子程序 |
58-60 |
|
5.3.3 数据发送子程序 |
60-62 |
|
5.3.4 数据存储子程序 |
62-64 |
|
5.3.5 串行口通信子程序 |
64-65 |
|
5.4 上位机测试软件的设计 |
65-75 |
|
5.4.1 C++ Builder 6.0简介 |
65-66 |
|
5.4.2 在 C++ Builder中用 Xcomm控件实现串行通信 |
66-69 |
|
5.4.3 TeeChart图表控件介绍 |
69-70 |
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5.4.4 上位机测试软件流程图 |
70-71 |
|
5.4.5 上位机测试界面设计 |
71-75 |
|
5.5 本章小结 |
75-76 |
|
第6章 六自由度运动测试仪的实验验证 |
76-82 |
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6.1 六自由度运动测试仪的描述 |
76-77 |
|
6.2 实验结果及分析 |
77-81 |
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6.3 本章小结 |
81-82 |
|
结论 |
82-84 |
|
参考文献 |
84-87 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
87-88 |
|
致谢 |
88 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.112561 |
