本文關(guān)鍵詞：無人艇控制系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 無人艇 岸站監(jiān)控系統(tǒng) 艇載控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 多線程

【摘要】：無人艇作為一種海洋無人化平臺,可以代替人類在海洋中執(zhí)行各種科研與工程任務(wù),所以無人艇不管在民用還是軍事領(lǐng)域都有著極其廣泛的應用前景。對于無人化設(shè)備而言,控制系統(tǒng)是它的核心部分,并且無人艇還需要在變化多端的海洋中實現(xiàn)自主航行,這就對無人艇控制系統(tǒng)提出了較高的設(shè)計要求。本文以我校建造的無人小目標試驗艇為對象,進行了無人艇控制系統(tǒng)設(shè)計。無人艇控制系統(tǒng)由艇載控制系統(tǒng)、岸站監(jiān)控系統(tǒng)和無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。論文首先研究并設(shè)計了控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議,確定了控制系統(tǒng)各模塊的功能,然后分別對艇載控制系統(tǒng)和岸站監(jiān)控系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計,開發(fā)了相應的控制和通信模塊軟件,通過功能模塊調(diào)試和系統(tǒng)集成,最終實現(xiàn)了無人艇無線自主控制。論文主要工作包括以下幾個方面:1)研究并設(shè)計了控制系統(tǒng)總體構(gòu)架、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議。對控制系統(tǒng)中涉及到的串口、NMEA0183、TCP/IP、Modbus等通訊協(xié)議進行了詳細研究,采用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ庋b并使用了串口類和Modbus類。2)基于多線程技術(shù)設(shè)計了艇載控制系統(tǒng)軟件,解決了線程同步和線程間通信問題。完成了艇載控制系統(tǒng)中姿態(tài)、GPS、聲納等功能模塊數(shù)據(jù)采集設(shè)計。3)設(shè)計了監(jiān)控軟件界面操控和手柄操控兩種無線控制方案。設(shè)計了一種基于手動設(shè)定巡航點的自動巡航控制。利用Matlab工具,在傳統(tǒng)PID控制算法的基礎(chǔ)上加入了模糊控制理論進行了無人艇的航向控制仿真,得到了較好的仿真效果。4)基于VC6.0(Visual C++6.0)設(shè)計了無人艇岸站監(jiān)控系統(tǒng)軟件,該軟件可以實時采集和顯示無人艇位置、姿態(tài)、視頻、電池管理狀態(tài)等信息,對無人艇進行遠程操控,也可按事先設(shè)定好的巡航點自動巡航。5)完成了對無人艇控制系統(tǒng)的模塊調(diào)試和系統(tǒng)集成測試,利用調(diào)試工具對軟件進行了調(diào)試,試航前對以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及無線通信部分進行了通信距離和通信速率組網(wǎng)等測試。
【關(guān)鍵詞】：無人艇 岸站監(jiān)控系統(tǒng) 艇載控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 多線程
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82;TP273
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 本課題國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-17
• 1.2.1 無人艇研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.2 無人艇控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容與文章結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17
• 1.3.2 文章結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 控制系統(tǒng)總體構(gòu)架及通信協(xié)議設(shè)計19-33
• 2.1 無人艇控制系統(tǒng)總體構(gòu)架19-21
• 2.1.1 無人艇控制系統(tǒng)總體設(shè)計19-20
• 2.1.2 無人艇控制系統(tǒng)設(shè)備組成20-21
• 2.2 無人艇控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計21-22
• 2.3 無人艇控制系統(tǒng)通訊協(xié)議設(shè)計22-32
• 2.3.1 串口協(xié)議設(shè)計22-24
• 2.3.2 NMEA0183協(xié)議設(shè)計24-25
• 2.3.3 TCP/IP和UDP/IP協(xié)議設(shè)計25-29
• 2.3.4 Modbus協(xié)議設(shè)計29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 艇載控制系統(tǒng)設(shè)計33-65
• 3.1 艇載控制系統(tǒng)軟件構(gòu)架33-42
• 3.1.1 艇載控制系統(tǒng)線程組成33-35
• 3.1.2 線程同步35-37
• 3.1.3 線程間通信37-42
• 3.2 無人艇數(shù)據(jù)采集42-48
• 3.2.1 姿態(tài)數(shù)據(jù)采集42-45
• 3.2.2 GPS數(shù)據(jù)采集45-46
• 3.2.3 聲納數(shù)據(jù)采集46-48
• 3.2.4 其它數(shù)據(jù)采集48
• 3.3 手動控制設(shè)計48-49
• 3.4 自動巡航模塊仿真設(shè)計49-53
• 3.4.1 自動巡航功能設(shè)計49-50
• 3.4.2 自動巡航仿真實現(xiàn)50-53
• 3.5 基于模糊PID的航向控制仿真53-63
• 3.5.1 控制算法選擇53-55
• 3.5.2 模糊變量選擇55-56
• 3.5.3 隸屬度函數(shù)56-57
• 3.5.4 模糊控制規(guī)則57-58
• 3.5.5 解模糊化58
• 3.5.6 仿真實驗及結(jié)果分析58-63
• 3.6 本章小結(jié)63-65
• 第4章 岸站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計65-77
• 4.1 岸站監(jiān)控系統(tǒng)軟件構(gòu)架65-66
• 4.2 數(shù)據(jù)解析處理66-71
• 4.2.1 姿態(tài)數(shù)據(jù)包格式66-67
• 4.2.2 聲納數(shù)據(jù)包格式67
• 4.2.3 電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)包格式67-68
• 4.2.4 讀取PLC數(shù)據(jù)包格式68-69
• 4.2.5 GPS數(shù)據(jù)包格式69
• 4.2.6 解析函數(shù)示例69-71
• 4.3 岸站監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計71-74
• 4.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計74-76
• 4.4.1 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)庫選擇74
• 4.4.2 數(shù)據(jù)庫操作74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第5章 無人艇控制系統(tǒng)調(diào)試與測試77-85
• 5.1 項目調(diào)試77-80
• 5.1.1 制定調(diào)試計劃77-78
• 5.1.2 具體調(diào)試步驟78-80
• 5.2 基于調(diào)試工具的軟件調(diào)試80-82
• 5.3 無人艇以太網(wǎng)測試82-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 總結(jié)與展望85-87
• 總結(jié)85
• 展望85-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及學術(shù)成果91-93
• 致謝93

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