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Design of Hardware-In-the-Loop Simulation(HILS) of Control and Monitoring System for Deep-Seabed Manganese Nodule Miner

用于对‘深海海床锰结核开采机械’进行控制与监控的硬件环形模拟系统的设计
Soung-Jea Park, Tea-Kyeong yeu, Sup Hong, Jong-Su Choi and Hyung-Woo Kim
（五位作者人名）
Ocean Engineering Research Division, Maritime & Ocean Engineering Research Institue, KORDI, Daejeon, KOREA
海洋工程研究室，水下及海洋工程研究院KORDI,大田市，韩国
Sang-Bong Kim
（人名）
Department of Mechanical Engineering, Pukyong National University, Busan, KOREA
机械工程部，Pukyong国立大学，釜山，韩国

ABSTRACT
A deep-seabed manganese nodule miner(DSNM) is being developed. DSNM consists of a tracked vehicle, nodule pick-up device, nodule crusher and so on, which are controlled remotely in real-time. This type miner has many sensors and actuators with embedded controller. Expansive, fragile and unique systems are hard to test. Hardware-in-the-loop simulation(HILS) can substantially lower the cost and save the time of testing. In this paper, we design a HILS of the control and monitoring system for DSNM, which aims at an efficient pre-test of the system design performance.

摘要：
一部深海海床采矿机(DSNM)正在进行开发中。 DSNM由一个履带式车辆, 矿石结核拣选装置、矿石结核破碎机等,这些过程通过实时的远程控制来实现。这种采矿机上装有许多传感器和带嵌入式控制器的精算器。跨度大、精细易伤且独一无二的系统通常难于测试。环状硬件仿真仪(HILS)能极大地降低成本,并节约测试时间。本文中设计了一种针对DSNM的HILS控制和监测系统,旨在有效地预测试机械的设计性能。
KEY WORDS: HILS; DSNM; Real-time; Embedded controller
关键词：HILS; DSNM; 实时；嵌入式控制器
INTRODUCTION
导言

普通的深海矿产资源被称为锰结核、锰地壳、海底热液矿床，包含有色金属、石油、天然气和甲烷水合物, 用于能源资源。石油和天然气已经利用起来，但锰地壳和海底热液矿床正在被开发探测。特别的,锰结核已经探测到资源。它由锰、镍、铜、钴是高科技产业所需材料。开发一个采矿系统用于开采如锰结核等深海矿产资源是海洋工程领域一项很有挑战性的任务。一个深海海床锰结核开采系统（DSNM)系统由采集系统、提升系统和海面船只几个部分组成。因为陆地矿藏的消耗殆尽，商业的深水下开采预计将在近期就会实现。作为深水下开采的一种方法,自我推进车辆要达到沿挖掘轨迹在深海底适当定位的目的。许多国家的采矿研究中已经探讨了使用履带车辆系统，包括德国、美国、中国、韩国、香港等等(Hong et.al.2002)。履带车辆能够在极度柔软z粘着的土壤中挖掘锰结核之类有价值的金属矿,并通过升力系统将矿石送到海面船只中。

DSNM深海采矿机械中的控制和监测系统精细易损而独一无二,因此测试和设计都十分困难。该系统采用时实现远程操作。这种采矿机上装有许多传感器和带嵌入式控制器的精算器。

在这篇论文中,我们将介绍有关开发硬件环形仿真(HILS) DSNM控制和监测系统。HILS是工业应用领域中用于检验和估测电子设备及系统的有效工具。

Design of Hardware-In-the-Loop Simulation(HILS) of Control and Monitoring System for Deep-Seabed Manganese Nodule Miner
(设计)的半实物仿真HILS控制和监测系统Deep-Seabed锰结节矿工
Soung-Jea Park, Tea-Kyeong yeu, Sup Hong, Jong-Su Choi and Hyung-Woo Kim
Soung-Jea公园,Tea-Kyeong yeu香港,Jong-Su,一同彩和Hyung-Woo金
Ocean Engineering Research Division, Maritime & Ocean Engineering Research Institue, KORDI, Daejeon, KOREA
海洋工程研究部门、环境保护、海洋和海洋工程研究公司、海、大田、韩国
Sang-Bong Kim
Sang-Bong金
Department of Mechanical Engineering, Pukyong National University, Busan, KOREA
釜山釜庆机械工程研究所硕士论文,国立大学,釜山、韩国
ABSTRACT
文摘
A deep-seabed manganese nodule miner(DSNM) is being developed. DSNM consists of a tracked vehicle, nodule pick-up device, nodule crusher and so on, which are controlled remotely in real-time. This type miner has many sensors and actuators with embedded controller. Expansive, fragile and unique systems are hard to test. Hardware-in-the-loop simulation(HILS) can substantially lower the cost and save the time of testing. In this paper, we design a HILS of the control and monitoring system for DSNM, which aims at an efficient pre-test of the system design performance.
一个deep-seabed矿工(DSNM锰结节)正在开发。DSNM由某履带车辆,结节拾音器装置、结节破碎机等,这些都是远程控制的实时性要求。这种类型的矿工有许多传感器和执行器与嵌入式控制器。宽广、脆弱和独特的系统难于测试。半实物仿真(HILS)能极大地降低成本,节约时间的测试。摘要本文设计了一种HILS的控制和监测系统,旨在DSNM系统的一种有效的前测问卷发放的设计性能。

KEY WORDS: HILS; DSNM; Real-time; Embedded controller
关键词:HILS;;DSNM;实时嵌入式控制器

INTRODUCTION
介绍

The general deep-sea mineral resources are know as manganese nodule, manganese crust, undersea hydrothermal deposit which has nonferrous metal, and petroleum, natural gas and methane hydrate which used for energy resources. Petroleum and natural gas are already used but manganese crust and undersea hydrothermal deposit has been explored. Specially, manganese nodule has received resources. It consists of manganese, nickel, copper, cobalt which is necessary materials for hi-technology industry. To develop a mining system for deep-sea mineral resources like manganese nodules is a challenging task in ocean engineering. A deep-seabed manganese nodule miner(DSNM) system is composed of collecting system, lifting system and surface vessel. Commercial deep underwater mining is expected to be realized in the recent future because of depletion of mining resources from land. As a method for the deep underwater mining, self propelled vehicle aims at proper positioning for the collecting system along the mining tracks on deep seafloor. Mining research using a tracked vehicle system has been studied in many countries including Germany, U.S.A., China, and Korea (Hong et.al., 2002). The tracked vehicle is operated on extremely soft cohesive soil to excavate valuable metals such as manganese nodule, and send those to surface vessel through lifting system.
一般深海矿产资源是知道锰结节、锰地壳、海底热液矿床具有有色金属、石油、天然气和甲烷水合物,用于能源资源。石油和天然气已经习惯但锰地壳和海底热液矿床已经被开发了。特别的,锰结节已经收到了资源。它由锰、镍、铜、钴是高科技产业所需材料。矿业系统来开发一个像锰结核深海矿产资源是很有挑战性的任务在海洋工程。一个deep-seabed矿工(DSNM锰结节)系统由采集系统、升力系统和表面的器皿。商业深的水下开采预计将在最近的将来实现矿山资源因为殚精竭虑从土地。作为一种方法使深水下开采,自我定位为车辆的目的是在适当的采集系统沿挖掘轨迹在深海底。挖掘研究使用某履带车辆系统已经被研究在许多国家包括德国、美国、中国、韩国、香港et.al.(2002)。履带车辆上运行的是极度柔软挖掘有价值的金属粘性土如锰结节,并把那些表面容器通过升力系统。

The control and monitoring of deep-sea miner in DSNM system is fragile and unique so that are hard to test and design system. This system is remotely operated in real-tine. The miner has many sensors and actuators with embedded controller.
控制和监测系统在DSNM深海矿工是脆弱的,独特的,那么难于测试和设计系统。该系统在real-tine进行远程操作。矿工有许多传感器和执行器与嵌入式控制器。

In this paper, we introduce about developing Hardware-in-the Loop Simulation(HILS) of control and monitoring system for DSNM. HILS is efficient tool of industrial application field for testing and estimating electronic devices or systems.
在这篇论文中,我们将介绍关于发展中国家的Hardware-in-the)的闭环仿真(HILS DSNM控制和监测系统。HILS是有效的工具的工业应用领域进行检测和估计电子设备或系统。

(设计)的半实物仿真HILS控制和监测系统Deep-Seabed锰结节矿工
Soung-Jea公园,Tea-Kyeong yeu香港,Jong-Su,一同彩和Hyung-Woo金
海洋工程研究部门、环境保护、海洋和海洋工程研究公司、海、大田、韩国
Sang-Bong金
釜山釜庆机械工程研究所硕士论文,国立大学,釜山、韩国
文摘
一个deep-seabed矿工(DSNM锰结节)正在开发。 DSNM由某履带车辆,结节拾音器装置、结节破碎机等,这些都是远程控制的实时性要求。这种类型的矿工有许多传感器和执行器与嵌入式控制器。宽广、脆弱和独特的系统难于测试。半实物仿真(HILS)能极大地降低成本,节约时间的测试。摘要本文设计了一种HILS的控制和监测系统,旨在DSNM系统的一种有效的前测问卷发放的设计性能。

关键词:HILS;;DSNM;实时嵌入式控制器

介绍

一般深海矿产资源是知道锰结节、锰地壳、海底热液矿床具有有色金属、石油、天然气和甲烷水合物,用于能源资源。石油和天然气已经习惯但锰地壳和海底热液矿床已经被开发了。特别的,锰结节已经收到了资源。它由锰、镍、铜、钴是高科技产业所需材料。矿业系统来开发一个像锰结核深海矿产资源是很有挑战性的任务在海洋工程。一个deep-seabed矿工(DSNM锰结节)系统由采集系统、升力系统和表面的器皿。商业深的水下开采预计将在最近的将来实现矿山资源因为殚精竭虑从土地。作为一种方法使深水下开采,自我定位为车辆的目的是在适当的采集系统沿挖掘轨迹在深海底。挖掘研究使用某履带车辆系统已经被研究在许多国家包括德国、美国、中国、韩国、香港et.al.(2002)。履带车辆上运行的是极度柔软挖掘有价值的金属粘性土如锰结节,并把那些表面容器通过升力系统。

控制和监测系统在DSNM深海矿工是脆弱的,独特的,那么难于测试和设计系统。该系统在real-tine进行远程操作。矿工有许多传感器和执行器与嵌入式控制器。

在这篇论文中,我们将介绍关于发展中国家的Hardware-in-the)的闭环仿真(HILS DSNM控制和监测系统。HILS是有效的工具的工业应用领域进行检测和估计电子设备或系统。