船舶航行控制系统的设计

船舶动力定位系统及其控制技术

为使船舶或作业平台在海上航行或作业时更好地保持航迹或稳定在某一工作水域范围内，对船舶的定位精度提出更高的要求。阐述船舶动力定位系统的定义、组成、工作原理、研究状况及其数学模型等，指出控制技术的快速发展和智能化，使其在动力定位系统中的应用越来越广泛；分析几种不同时期基于不同控制技术的船舶动力定位控制器的原理，阐述船舶动力定位系统未来的發展趋势，从而对今后的研究起到一定的参考作用。

标签：动力定位系统；控制技术；船舶

随着海洋经济时代的到来，人们对海洋资源的需求越来越多。由于深海环境复杂多变，因而对获取海洋资源的装置定位精度要求也越来越高。传统的锚泊系统有抛起锚操作过程繁琐、定位精度和机动性差等缺陷，难以符合定位精度的要求；而船舶动力定位系统（以下简称“DP系统”）则在保持航迹或保持位置方面具有突出的优势，已被逐渐应用到海上航行船舶和作业平台上，快速发展的控制理论在DP系统中的应用，取得了很好效果。

1 DP系统概述

1.1 定义

DP系统是指不依靠外界的辅助，通过固有的动力装置来对船舶或作业平台进行定位的一种闭环控制系统，系统包括控制系统、测量系统和推进系统，控制系统是其核心。

1.2 组成

DP系统由控制系统、测量系统和推力系统组成。控制系统是整个系统的核心，对测得的信息和外界干扰信号进行处理，能够通过计算推算出抵抗外界干扰的推力，并传递给推力系统。测量系统能够获得船舶运动所需要的信息，其种类有DGPS、电罗经、张紧索系统、水下声呐系统、垂直参考系统、风力传感器等。推力系统根据控制系统计算出的推力来控制船舶。

1.3 研究状况

第1代DP系统的研发始于1960年。钻井船“Eureka”号是世界上第一艘基于自动控制原理设计的DP船舶。该船配备的DP模拟系统与外界张紧索系统相连。该船除装有主推力系统外，在还在船首和船尾装有侧推力系统，在船身底部也安装有多台推进器。第2代DP系统始于1970年，具有代表性的是“SDEC0445”号船，该船安装有多台推进器，系统的控制器采用kalman滤波等现代控制技术，且控制系统中的元件有冗余，其安全性、稳定性和作业时间均有了较大的改善和提高。第3代DP系统始于1980年。系统采用微机处理技术和Muti-bus、Vme

船舶航速控制方案的设计

摘 要

船舶航速控制装置是一个复杂的工程系统，它包含着数量众多的机械和系统，而它们之间又有着密切的联系和相互影响。主机为整个舰船提供动力，是航速控制装置系统中最重要的部分。根据用途的不同，可以采用柴油机、汽轮机、燃气轮机、核航速控制装置作为舰船的主机。在大型民用船舶和机动性、加速性要求高的军舰中，联合动力的使用非常普遍。传动方式大致有直接传动和间接传动两种，传动设备可以包含轴系、离合器、齿轮箱、联轴器等等，这些功能部件形式多样、功能多样，可以根据实际情况作具体选择。推进器主要是螺旋桨，在使用调距桨的舰船中，改变螺距也是一种比较实用的控制方式。本文着力从柴油机方面入手研究船舶航速控制装置

关键词： 船舶航速控制装置；发动机；轴系；螺旋桨；仿真 Abstract

Arine power plant is a complicated engineering system, it contains numerous

machinery and systems, and they have close contact between and influence each other.

Host for the whole ship to provide power instailations, is the most important part of the

system. According to different purposes of, can use diesel engine, turbine, gas turbine,

nuclear power plant as ships mainframe. In large civilian ships and mobility, acceleration

of the high demand of the combined power warship, use a very common. Transmission

船舶柴油主推进装置及控制系统分析

随着时代的进步和社会经济的发展，我国船舶制造行业发展迅速;要想促使船舶能够安全航行，就需要合理设计柴油主推进装置及控制系统;如果在这两个方面出现了问题，就会直接影响到船舶整体的建造质量，需要引起人们足够的重视，采取科学措施，进行设计。本文简要分析了船舶柴油主推进装置及控制系统，希望可以提供一些有价值的参考意见。

标签： 船舶;主推进装置;控制系统

1 前言

船舶主动力推进系统的控制装置就是推进控制系统，它包括诸多方面的组成部分，如柴油主机、齿轮箱、安全保护以及远距离操纵系统等等。一个现代船舶，非常重要的标志就是推进控制系统，是船舶机舱自动系统的核心内容。目前，计算机技术、通信技术以及自动控制技术得到了飞速发展和应用，在现代船舶中开始广泛应用以计算机网络技术为基础的综合自动化系统，这样原来那些大量繁重的人工操作就可以替换为数字化以及高层次的自动化技术，促使工作效率得到有效提高。通过本项技术的应用，可以在很大程度上提高船舶自动化程度，代表了船舶推进控制系统的发展方向。

2 船舶推进动力装置系统概述

具体来讲，船舶的主推进动力装置包括很多方面的内容，如柴油机推进动力装置、燃气轮机推进动力装置、电力推进动力装置以及蒸汽推进动力装置和核动力推进装置。

一是蒸汽推进动力装置，主要是将蒸汽作为工质，这种发电机主要是在发电机外的锅炉中燃烧燃料，这种加热方式是间接的，因此也被人们称之为外然式发动机;一般情况下，又可以将其分为两种类型，分别是往复式汽轮机和回转式汽轮机，这种划分依据是运动方式的差异。它的优点是结构较为简单，可以可靠的运行，并且管理难度不大，但是在实践过程中，因为没有较好的经济性，并且有着较大的尺寸和重量，逐渐淡出了历史舞台。

二是电力推进动力装置：指的是发电机发电有原动机来带动，然后向推进电动机供电，可以直接供电，也可以通过交流器来实现，这样推进器就可以由推进电动机来带动，促使船舶能够正常航行。一般由柴油机电力推进装置、蒸汽轮机电力推进装置和燃气轮机电力推进装置共同组成了电力推进装置，不仅可以采用交流推进电机，也可以应用直流系统;结合运动方式的差异，可以将其划分为往复式动力装置和回转式动力装置。

行业应用与交流　ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　《自动化技术与应用　２０１１年第３Ｏ卷第ｌ１期　船舶航向一舵／翼舵控制系统显示系统　设计与实现　李鹏　（９２９４１部队９６分队，辽宁葫芦岛１２５０００）　摘要：在船舶姿态控制中，船向控制无疑是最基本的，而将船舶航行时的数据记录并显示出来可以易于操作者对船舶的操控，使船舶　控制更加人性化。本文设计了一个显示系统，介绍了系统控制单元、液晶显示屏等接口电路，以及系统程序设计，实现了实时　显示船舶航行过程中各种数据的变化情况，以及通过按键根据需要将数据结果发送到上位机的功能。　关键词：舵／翼舵控制系统；液晶显示系统；单片机；ＭＳ２５６６４Ａ　中图分类号：ＴＰ２７３　．３１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—７２４１（２０１１）１１－０１０１－０４　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄａｔａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｐ　Ｃｏｕｒｓｅ－－Ｍａｉｎ／　Ｆｌａｐ　Ｒｕｄｄｅｒｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＬＩ　Ｐｅｎｇ　（Ａｒｍｙ９２９４１　Ｂｒｉｇａｄｅ９６，Ｈｕｌｕｄａｏ　１２５０００Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐ，ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｂａｓｉｃ　ｕｎｄｏｕｂｔｅｄｌｙ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄａｔａ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｒｅｃｏｒｄｅｄ　ａｎｄ　ｓｈｏｗｅｄ，ｉｔ　ｗｉｌｌ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｏｒ　ｍｏｒｅ　ｅａｓｉｌｙ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｔ，ＬＣＤ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃａｎ　ｓｈｏｗ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｓｈｉｐ，ａｎｄ　ｓｅｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｉｎ／ｆｌａｐ　ｒｕｄｄｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ；ＬＣＤ　ｓｙｓｔｅｍ；ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＭＳ２５６６４Ａ　１　引言　在船舶姿态控制中，船向控制无疑是最基本的，　不论何种船舶，为完成各种使命，必须进行航向控制。　而将船舶航向的数据记录并显示出来可以更加易于　操作者对船舶的操纵，使船舶控制更加人性化。本文　以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为核心，实现了以数字的方式实　时显示船舶航行过程中各种数据的变化情况，同时能　够通过按键根据需要将数据结果在液晶显示屏显示　的功能。　２　系统方案设计　船舶航向一舵／翼舵控制系统显示系统可分为　三部分：液晶显示、键盘操作、通信三部分，具体功　收稿日期：２　０　０　９－０４—０　７　能如下：　启动系统后，首先进入等待状态；之后进入第一屏主　舵参数显示，显示并设定主舵的角度、角速度以及电机　转速；然后进入第二屏翼舵参数显示，显示并设定翼舵的　角度、角速度以及电机转速；接着进入第三屏海情显示，　显示浪级、风向、风速；最后进入第四屏加载参数显示，　显示并设定加载的幅值、周期以及波形。