[发明专利]基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器及控制方法

权利要求书

1.一种基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器，其特征是：以TMS320C6713(U3)为核心数据处理器，以TPS75733（U1）为为核心数据处理器提供3.3V工作电压，以TPS54310（U2）为为核心数据处理器提供1.4V工作电压，以MAX706最为复位电路，为核心数据处理器以SST39VF1601（U7）FLASH存储器进行数据存储，TL16C752B（U9）的数据线与TMS320C6713(U3)直连、地址线通过SN74F32（U18）选取，TL16C752B（U9）通过两片MAX3160（U10、U11）实现双串口通信。

2.根据权利要求1所述的基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器，其特征是：异步串行接口协议芯片TL16C752B（U9）、第一MAX3160（U10）、第二MAX3160（U11）组成数据通信模块；石英晶振(Y1)的两个2管脚分别与TL16C752B（U9）的管脚13、14连接，第一电容（C1）、第二电容（C2）的一端分别接在石英晶振(Y1)两端，第一电容（C1）、第二电容（C2）的另一端均接地，第一电阻（Rp）两端分别与石英晶振(Y1)两端连接，TL16C752B（U9）的管脚44与TMS320C6713(U3)管脚132连接、管脚45与TMS320C6713(U3)管脚131连接、管脚46与TMS320C6713(U3)管脚130连接、管脚47与TMS320C6713(U3)管脚129连接、管脚48与TMS320C6713(U3)管脚127连接、管脚1与TMS320C6713(U3)管脚128连接、管脚2与TMS320C6713(U3)管脚121连接、管脚3与TMS320C6713(U3)管脚122连接、管脚28与TMS320C6713(U3)管脚109连接、TMS320C6713(U3)管脚27与TMS320C6713(U3)管脚101连接、管脚26与TMS320C6713(U3)管脚100连接、管脚19与TMS320C6713(U3)管脚75连接、管脚15与TMS320C6713(U3)管脚79连接，第二电阻（R111）的两端分别与TL16C752B（U9）的管脚36及GND连接，第十一按键（JP11）的两端分别与TL16C752B（U9）的管脚36及+3.3V连接，SN74F32（U18）为或门芯片，SN74F32（U18）管脚1与TMS320C6713(U3)管脚57连接、管脚2与TMS320C6713(U3)管脚64连接，管脚4与TMS320C6713(U3)管脚57连接、管脚5与TMS320C6713(U3)管脚63连接，SN74F32（U18）管脚3与TL16C752B（U9）的管脚10连接、管脚6与TL16C752B（U9）的管脚11连接，SN74F32（U18）的管脚7接GND、管脚14接+3.3V，第一MAX3160（U10）管脚2接+3.3V、管脚1与管脚3间接电容（C163）、管脚4接GND、管脚18与管脚19间接第四电容（C164），第一电容（C161）两端分别接第一MAX3160（U10）管脚20与GND，第二电容（C162）两端分别接第一MAX3160（U10）管脚17与GND，第三电阻（R95）的两端分别与第一MAX3160（U10）的管脚9及+3.3V连接，第一MAX3160（U10）管脚5与管脚6间接第四电阻R78，第一MAX3160（U10）管脚13与管脚14间接第五电阻（R79），第六电阻(R46)的两端分别与第一MAX3160（U10）的管脚11及+3.3V连接，第七按键(JP7)的两端分别与第一MAX3160（U10）的管脚11及GND连接，第七电阻(R47)的两端分别与第一MAX3160（U10）的管脚12及+3.3V连接，第八按键(JP8)的两端分别与第一MAX3160（U10）的管脚12及GND连接，第二8针端口（J9）为上位机通信端口，第二8针端口（J9）接口1与第一MAX3160（U10）管脚5连接、接口4与第一MAX3160（U10）管脚14连接、接口5与第一MAX3160（U10）管脚13连接、接口6与第一MAX3160（U10）管脚6连接、接口3接GND、接口7与接口8连接，第一MAX3160（U10）管脚16与TL16C752B（U9）管脚7连接、管脚15与TL16C752B（U9）管脚33连接、管脚8与TL16C752B（U9）管脚5连接、管脚7与TL16C752B（U9）管脚38连接、管脚10与TL16C752B（U9）管脚34连接，第二MAX3160（U11）管脚2接+3.3V、管脚1与管脚3间接第七电容（C167）、管脚4接GND、管脚18与管脚19间接第八电容（C168），第五电容（C165）两端分别接第二MAX3160（U11）管脚20与GND，第六电容（C166）两端分别接第二MAX3160（U11）管脚17与GND，第七电阻（R96）的两端分别与第二MAX3160（U11）的管脚9及+3.3V连接，第二MAX3160（U11）管脚5与管脚6间接第八电阻（R80），第二MAX3160（U11）管脚13与管脚14间接第九电阻（R81），第十电阻（R48）的两端分别与第二MAX3160（U11）的管脚11及+3.3V连接，第五按键（JP5）的两端分别与第二MAX3160（U11）的管脚11及GND连接，第十一电阻（R449）的两端分别与第二MAX3160（U11）的管脚12及+3.3V连接，第六按键（JP6）的两端分别与第二MAX3160（U11）的管脚12及GND连接，第一8针端口（J8）为上位机通信端口，第一8针接口（J8）接口1与第二MAX3160（U11）管脚5连接、接口4与第二MAX3160（U11）管脚14连接、接口5与第二MAX3160（U11）管脚13连接、接口6与第二MAX3160（U11）管脚6连接、接口3接GND、接口7与8连接，第二MAX3160（U11）管脚16与TL16C752B（U9）管脚8连接、管脚15与TL16C752B（U9）管脚22连接、管脚8与TL16C752B（U9）管脚4连接、管脚7与TL16C752B（U9）管脚23连接、管脚10与TL16C752B（U9）管脚25连接。

3.一种采用权利要求1所述基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器的船舶航向控制方法，其特征是：

步骤1.系统初始化，通过自举程序调用存储于FLASH中的程序；

步骤2.通过与第一MAX3160芯片（U10）间通信，对上位机航向偏差值Δψ进行采集；

步骤3.根据当前航向偏差Δψ，进行船舶航向PID控制运算求得航向PID控制输出舵角δ_α；

步骤4.根据当前航向偏差Δψ及其变化率进行船舶航向模糊控制运算求得航向模糊控制输出舵角δ_β；

步骤5.伸缩因子求取，根据各控制分量输出舵角值δ_α及δ_β，依照公式：α＝1-exp(-|δ_α|/|δ_α|+|δ_β|)、β＝1-exp(-|δ_β|/|δ_α|+|δ_β|)求取α、β；

步骤6.计算输出控制舵角，采用融合算法输出的控制舵角值为δ＝α×δ_α+β×δ_β；

步骤7.控制舵伺服系统，将舵角指令通过第二MAX3160芯片（U11）发送至所伺服系统实现船舶舵控制；

步骤8，通过与第二MAX3160芯片（U11）间通信，对舵伺服系统当前舵角值进行采集，并判断，若舵角值存在问题转至步骤9，无问题转至步骤2，准备再次采样；

步骤9，通过与第一MAX3160芯片（U10）间通信，将故障报告发至上位机。