1.ARM处理器在减摇鳍控制系统中的应用研究.docVIP

ARM处理器在减摇鳍控制系统中的应用研究 （哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨 150001） 摘 要：目前大多数的减摇鳍控制器是使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的，前者集成度不高，稳定性也差，而后者成本较章设计了一款新型的基于ARM处理器的减摇鳍控制器，解决了上件设计方面，把模糊控制策略引入到经典PID控制器中，构成兼有这两种控制优点的模糊-PID控制器究结果表明：采用该控制手段能较好的满足设计要求，开发的减摇鳍控制器具有抗干扰能力强、稳定性好、实时性高、成本低等 关键：船舶；减摇鳍；微控制器；ARM；嵌入式系统；模糊-PID控制器 中图分类号： TP311 文献标识码：A 文章编号：1000-6982 (200) 05-0038-04 Application study of ARM processor to fin stabilizer control system JIN Hong-zhang, LENG Shuang (School of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China) Abstract: At present, most of fin stabilizer controllers utilize Single Chip Machine as their main processor or are developed based on Industry Control Machine. The former has low integration degree and poor stability while the latter has high cost. The paper devises a new type of controller for fin stabilizer based on ARM processor. The problems mentioned above have been solved. In the aspect of software design, fuzzy control strategy is introduced to the classical PID controller for constructing Fuzzy-PID controller which has both advantages of the two control strategies. The research results indicates that using the new control means can better satisfy the design requirement, and the developed fin stabilizer controller takes on some perfect advantages, such as strong anti-jamming capability, good stability, high real-time performance, low cost. Key words: ship; fin stabilizer; microcontroller unit; ARM; embedded system; fuzzy-PID controller 0 引言 减摇鳍是一种最常用的主动式减摇装置，也是目前各种减摇装置中减摇效果最佳的一种[1].伴随着控制技术的不断更新发展，减摇鳍控制系统也需随之不断地进行改进.目前控制系统的控制器仍以采用单片机为主，考虑单片机本身速度和资源限制，再加上集成度不高，稳定性差，不能充分发挥数字控制器的优势.随着嵌入式系统的迅速发展，将嵌入式处理器控制的灵活性、可靠性、高速性引入控制系统，可设计出高性能的嵌入式减摇鳍控制系统.由于在设计时要充分考虑其可靠性、低成本、低功耗，存储容量大以及处理速度的要求，因此对CPU的选择非常慎重.因为ARM芯片不同于一般的单片机结构，具有体积小、性能高、功耗低、低代码规模、低成本、可靠性高等优点，具有超出普通单片机的优异性能，故是减摇鳍控制器的较好选择. 在船舶减摇鳍系统中，经典PID控制仍然是最常用的控制规律，其方法简单、鲁棒性强，在特定的船舶横摇模型和使用工况下，可以获得令人满意的减摇效果.但是建立精确的船舶横摇运动模型非常困难，而且在不同的海况下其数学模型是变化的，线性模型只适用于船舶横摇角较小的情况下，当产生大角度横摇 收稿日期：2007-11-02；2007-12-07 基金项目：211工程船