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基于虚拟实现技术的大深度快速上浮脱险智能控制系统构建与研究

作　者: 彭维娜
导　师: 刘光亚
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 注水加压 控制系统 模糊控制 数据采集 开盖
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着时代的发展“蓝色”区域的地位在世界显得越来越重要，海洋的开发，以及海军建设已经成为各国发展建设不可忽略的主题；特别对于我国近年来海洋领土的争端不断，为了能够应对这些问题关于海军科技的发展就显得相当的重要了。而潜艇的发展成为海军实力的重要标准之一。由英国首先提出的快速上浮脱险技术是确保潜艇人员提高自救成功率的一项非常重要的技术，因此此项技术的发展和研究得到了国内外各国的重视。而本文的研究方向主要是针对大深度快速上浮脱险装置注水加压系统和开盖系统的智能构建与设计部分。本文首先对于整个救生装置进行虚拟模型的构建做出说明，论证其医学上的可行性。在以伯努利方程为基础对注水加压进行数学建模，对于注水加压的过程进行虚拟模型的设计且整个控制系统为开环控制以保证加压是系统不会产生振荡，以及利用Matlab进行加压控制过程的仿真，对于开盖的原理，动力以及可能受到的影响进行分析。控制器硬件方面由于只需要设计一个模块化的控制系统采用的是AT89S52作为控制器，对于水位检测，接口电路进行了设计，并且为了避免输入过于微弱还对于信号放大电路进行了设计。在软件设计部分对整个系统进行了流程设计利用LabVIEW软件进行设计的模糊控制器设计主程序和数据采集系统，流量检测系统以及压力数据采集系统进行设计和虚拟模型的构建，使之能够利用虚拟仪器实现注水加压系统的控制以及开盖的虚拟实现和仿真。本文主要针对快速上浮脱险系统的海水流量调节阀进行模糊控制并设置智能检测装置的虚拟实现，利用matlab和LabVIEW软件通过模拟仿真进行方案论证、性能分析和原型实验系统的实现。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章 引言  8-15
  1.1 课题研究的背景和意义  8-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 智能控制发展  12-13
  1.4 虚拟实现技术的发展  13
  1.5 课题研究的主要内容  13-15
第2章 快速上浮救生智能控制系统虚拟总体模型构建  15-22
  2.1 系统加压方式的选择  15
  2.2 系统的总体结构和相关参数  15-16
  2.3 快速上浮脱险医学理论基础  16-19
  2.4 总体结构  19-20
  2.5 脱险筒的虚拟模型构建  20-21
  2.6 本章总结  21-22
第3章 注水加压系统的虚拟模型设计与仿真  22-41
  3.1 数学模型建立前提  22-23
  3.2 流量的连续性方程  23-25
    3.2.1 理想液体中的伯努利方程  23-24
    3.2.3 在实际的液体中的伯努利方程  24-25
  3.3 数学模型  25-31
    3.3.1 注水加压系统的建模  25-28
    3.3.2 阀门选择与建模  28-31
  3.4 实际注水加压方式仿真  31-35
  3.5 脱险筒模型仿真  35-36
  3.6 开关盖的结构分析  36-40
  3.7 本章总结  40-41
第4章 控制器硬件设计  41-51
  4.1 传感器的选择与接口设计  41-43
  4.2 串行硬件接口设计  43-44
    4.2.1 max232 资料简介  43-44
  4.3 信号放大模块  44-45
  4.4 A/D 转换模块  45-47
  4.5 数据采集板卡  47-48
  4.6 电压 0～5V/4～20mA 转换  48-49
  4.7 水位检测电路设计  49-50
  4.8 本章小结  50-51
第5章 软件设计与系统虚拟模型仿真  51-67
  5.1 关于 LabVIEW 介绍  51-52
  5.2 智能控制  52-55
    5.2.1 智能控制特点  52
    5.2.2 模糊控制  52-54
    5.2.3 模糊控制器设计  54-55
  5.3 控制系统 LABVIEW 软件设计  55-59
  5.4 模糊控制器以及系统的设计  59-61
  5.5 180m 流量测定模型  61-63
  5.6 注水加压检测  63-64
  5.7 整个系统主程序流程图的设计  64-66
    5.7.1 总流程图  64-65
    5.7.2 串口通信子程序  65-66
  5.8 本章总结  66-67
第6章 全文总结以及期望  67-69
  6.1 全文总结  67-68
  6.2 展望  68-69
参考目录  69-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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