基于Linux平臺(tái)下船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、動(dòng)力定位技術(shù)是一種新型的海洋探索與開發(fā)的手段，它起源于人類對(duì)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(shù)迅速崛起。動(dòng)力定位技術(shù)是一種通過安裝在船舶或者油氣開采平臺(tái)中的推進(jìn)裝置，產(chǎn)生補(bǔ)償外界風(fēng)、流、浪等環(huán)境力的力或力矩，使得整個(gè)定位平臺(tái)能夠按照設(shè)定的位置進(jìn)行工作或者實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)作業(yè)等功能。動(dòng)力定位技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)在，雖然各種技術(shù)更新不斷，但是其組成依舊如初，動(dòng)力系統(tǒng)為其提供工作與修正的動(dòng)力

2、，推力系統(tǒng)著重于推力的分配，動(dòng)力定位控制系統(tǒng)充當(dāng)著整個(gè)系統(tǒng)的核心地位，測量系統(tǒng)是控制系統(tǒng)各種信號(hào)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(xiàng)重要的工作，但是根據(jù)對(duì)傳統(tǒng)外界環(huán)境因素測量方法的研究，我們知道對(duì)于這些干擾沒有足夠準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型去描述，這就使得整個(gè)動(dòng)力定位系統(tǒng)不能有效精確的實(shí)現(xiàn)定位。正是介于此背景，本文將研究的重點(diǎn)放眼于控制系統(tǒng)的研究和測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。
　　本文以船舶作為研究對(duì)象，在動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的研究中，

3、從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層面設(shè)計(jì)了基于Linux平臺(tái)下動(dòng)力定位操作面板。在顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文采用了嵌入式ARM平臺(tái)所帶的4.3寸LCD液晶屏作為顯示系統(tǒng)的終端。設(shè)計(jì)了模型預(yù)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(shè)計(jì)了一種動(dòng)力定位外界環(huán)境力的測量裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)搭建等研究領(lǐng)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(tái)，以及該平臺(tái)下的編程模式和方法。
　　（3）運(yùn)用C++語言的編程方法，Qt繪圖技術(shù)，在Qt圖形軟件中設(shè)計(jì)滿足要求的船舶動(dòng)力定位界面，并將其經(jīng)過交叉編譯移植到ARM平臺(tái)上。
　?。?）結(jié)合動(dòng)力定位原理，設(shè)計(jì)一種動(dòng)力定位外界環(huán)境力的測量裝置。
　?。?）通過對(duì)外界環(huán)境力測量裝置測量原理的分析，對(duì)動(dòng)力定位低頻運(yùn)動(dòng)模

5、型進(jìn)行了改進(jìn)。
　　（6）通過運(yùn)用MPC算法，結(jié)合改進(jìn)船舶低頻運(yùn)動(dòng)模型，通過仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了一種動(dòng)力定位外界環(huán)境力的測量裝置對(duì)外界風(fēng)、流、浪等環(huán)境力測量的可行性與有效性。
　　本文對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)上位機(jī)控制面板進(jìn)行了設(shè)計(jì)，運(yùn)用嵌入式 Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)平臺(tái)，通過ARM平臺(tái)上對(duì)上位機(jī)控制界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)具有開源的操作系統(tǒng)平臺(tái)，增加了系統(tǒng)的安全性和版權(quán)的自主性；上位機(jī)采用ARM平臺(tái)相對(duì)于PC機(jī)而言，使得上位機(jī)