用于计程仪标定的旋转系统研究

摘要

作为一种测定船舶航行速度的导航仪器，计程仪是现代船舶不可或缺的航海仪器。对计程仪进行速度标定是计程仪研制过程中一项重要的内容。本文的研究对象是一种新型的用于计程仪速度标定的旋转运动系统。根据系统设计指标，由系统工作原理出发，得出系统应由回转机构，驱动系统，控制系统及检测系统构成。详述了各部分的功能原理及系统的设备选型，给出了系统的总体设计方案。 控制系统是整个系统的核心，本文详述了旋转运动控制系统的设计过程。介绍了常用的数字PID控制方法，针对对速度控制和位置调节的不同要求，结合实验，对速度控制采用了位置PID控制策略，对位置控制采用了积分分离的PID控制策略。分析了采样周期对系统性能的影响，通过实验最终确定系统采样周期和控制周期均为5ms。为了实现速度的高精度控制，必须使用高精度的定时器进行采样。分析并比较了系统可用的几种定时方式，确定了系统最终采用硬件定时采样和软件多媒体时钟控制的定时方案，给出了具体实现流程。为了实现软件界面友好和消除数据的实时动态显示时图形闪烁的影响，在设计中采用了位图按钮和双缓存绘图技术。针对内存绘图双缓存技术占用计算机CPU资源比较大，采用了基于opengl库的双缓存绘图技术，并给出了具体实现过程。 系统的调试包括实验室模拟调试和系统现场调试两部分。介绍了系统调试流程及内容，针对在现场调试过程中出现的一些问题，提出了相应的解决方法。最后对系统性能进行了测试，结果表明该系统的显示精度为1‰，控制精度为2‰，系统工作稳定可靠，达到了使用单位的要求，并已投入应用。