本文關(guān)鍵詞：水面無人艇運動控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 水面無人艇 船載運動控制器 遠程控制平臺 航跡跟蹤 LOS導引原理 航向控制 抗飽和PID

【摘要】：隨著陸地資源的枯竭,海洋逐漸成為世界各國搶先開發(fā)的資源要地。水面無人艇作為海洋開發(fā)過程中的一個重要工具得到各海洋強國的高度重視。運動控制技術(shù)是水面無人艇研究的基礎性問題之一,是實現(xiàn)水面無人艇海洋作業(yè)的關(guān)鍵。設計制作一種低成本的水面無人艇運動控制系統(tǒng),不僅為先進運動控制算法提供可驗證的實驗平臺,而且能為研制更高性能的運動控制器打下堅實基礎,具有重要的實際意義。本文設計與制作了一種低成本的水面無人艇運動控制系統(tǒng),提供自動導航、遠程控制、圖形界面顯示等功能。該系統(tǒng)一方面可以為科研工作者提供理論驗證實驗平臺。另一方面也可以搭載小型海洋探測器構(gòu)建海洋移動監(jiān)測網(wǎng)絡。論文分三個方面對水面無人艇運動控制系統(tǒng)進行介紹。首先介紹了船載運動控制器的設計過程。船載運動控制器的設計包括硬件電路設計和硬件驅(qū)動程序設計。硬件電路是構(gòu)成船載運動控制器的物理設備,包括傳感器模塊、控制器、無線通信模塊、電源電路等。硬件驅(qū)動程序是可編程器件中的程序,它將硬件電路模塊包裝為子函數(shù)。運動控制算法程序通過對子函數(shù)的操作來控制無人艇硬件模塊,實現(xiàn)航跡跟蹤和航向控制。然后介紹了遠程控制平臺的開發(fā)過程。遠程控制平臺由上位機和無線通信模塊組成。上位機運行的圖形用戶界面程序是遠程控制平臺的主體。圖形用戶界面在GUIDE環(huán)境下編寫,可以很好地兼容MATLAB環(huán)境下的運動控制算法程序。運動控制算法程序通過算法擴展接口與無線通信模塊進行信息交流,獲取水面無人艇運行狀態(tài)并發(fā)送控制指令,實現(xiàn)水面無人艇的遠程控制功能。同時,圖形用戶界面也提供航跡規(guī)劃、無線控制、圖形顯示等功能。最后研究了水面無人艇運動控制算法。運動控制算法研究中將運動控制分為導引層、控制層和執(zhí)行層�？刂茖硬捎每癸柡蚉ID控制算法,實現(xiàn)了水面無人艇的航向控制；導引層采用LOS導引原理,實現(xiàn)了水面無人艇的航跡跟蹤。實驗驗證了所采用方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：水面無人艇 船載運動控制器 遠程控制平臺 航跡跟蹤 LOS導引原理 航向控制 抗飽和PID
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景與意義10-16
• 1.1.1 國外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2 論文研究內(nèi)容16-18
• 1.3 論文的結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 船載運動控制器設計19-43
• 2.1 控制器硬件電路設計19-31
• 2.1.1 硬件電路工作原理20-21
• 2.1.2 硬件模塊21-31
• 2.2 硬件驅(qū)動程序編寫31-41
• 2.2.1 硬件驅(qū)動總體設計32-33
• 2.2.2 通信協(xié)議概述33-37
• 2.2.3 子程序設計37-41
• 2.3 本章小結(jié)41-43
• 第3章 遠程控制平臺開發(fā)43-53
• 3.1 圖形用戶接口開發(fā)環(huán)境44-45
• 3.1.1 坐標軸44
• 3.1.2 切換按鍵44-45
• 3.1.3 觸控按鈕45
• 3.1.4 滑動條45
• 3.1.5 可編輯文本45
• 3.2 回調(diào)函數(shù)與特殊對象45-47
• 3.2.1 定時器46-47
• 3.2.2 串行通信接口47
• 3.3 圖形用戶界面設計47-52
• 3.3.1 界面操作區(qū)48-49
• 3.3.2 航跡規(guī)劃與制圖區(qū)49-50
• 3.3.3 手動控制區(qū)50-51
• 3.3.4 擴展算法與制圖區(qū)51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 水面無人艇運動控制算法53-64
• 4.1 運動控制層級54-55
• 4.2 航向控制55-58
• 4.2.1 航向控制問題描述55
• 4.2.2 抗飽和PID航向控制55-56
• 4.2.3 航向控制程序56-57
• 4.2.4 航向控制器實驗結(jié)果57-58
• 4.3 航跡跟蹤58-63
• 4.3.1 航跡跟蹤問題描述58-59
• 4.3.2 LOS導引原理59-60
• 4.3.3 航跡跟蹤程序設計60-61
• 4.3.4 航跡跟蹤實驗61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文70-71
• 致謝71-72
• 作者簡介72

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王家軍,齊冬蓮;運動控制系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J];電氣時代;2004年10期

2 ;運動控制系統(tǒng)的運行及維護[J];現(xiàn)代制造;2008年04期

3 雷美珍;任佳;;“運動控制系統(tǒng)”課程建設的探討[J];中國電力教育;2013年25期

4 ;運動控制系統(tǒng)在生產(chǎn)線上的應用[J];現(xiàn)代制造;2002年16期

5 唐宗軍,庫德強;串行通信的實現(xiàn)及在運動控制系統(tǒng)中的應用[J];機械;2005年07期

6 梁志坤;鄭譽煌;;平面雙軸運動控制系統(tǒng)研究[J];廣東工業(yè)大學學報;2005年04期

7 陳先鋒,舒志兵;現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的數(shù)字及網(wǎng)絡化[J];電氣時代;2005年03期

8 ;帶有運動控制系統(tǒng)的全自動化機械[J];現(xiàn)代制造;2006年32期

9 劉繼承;田文杰;;懸掛運動控制系統(tǒng)[J];電子制作;2006年02期

10 黃濤;程鑫;;基于鍵合機的運動控制系統(tǒng)設計[J];儀表技術(shù)與傳感器;2007年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳光黎;鐘震宇;張嚴林;林麗娜;;嵌入式運動控制系統(tǒng)中前瞻控制技術(shù)的研究[A];廣州市儀器儀表學會2009年學術(shù)年會論文集[C];2010年

2 趙維Oz;李迪;;基于動態(tài)帶寬分配的網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)研究[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

3 羅霄;王妍萍;郭飛;宋凌云;;運動控制系統(tǒng)在服裝生產(chǎn)設備中的應用[A];第5屆教育教學改革與管理工程學術(shù)年會論文集[C];2012年

4 李凱;王少萍;岳榮剛;杜雋;;教學用四輪月球車運動控制系統(tǒng)設計[A];第五屆全國流體傳動與控制學術(shù)會議暨2008年中國航空學會液壓與氣動學術(shù)會議論文集[C];2008年

5 趙維Oz;李迪;;網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)中調(diào)度與控制協(xié)同設計的研究[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

6 方心宇;虞東海;莊朝暉;甄力;;柔性開放式通用運動控制系統(tǒng)及應用[A];全國印刷、包裝機械凸輪、連桿機構(gòu)學術(shù)研討會（第6屆全國凸輪機構(gòu)學術(shù)年會）論文集[C];2005年

7 姜文喜;劉建學;;微波暗室測試運動控制系統(tǒng)設計[A];第三屆數(shù)控機床與自動化技術(shù)專家論壇論文集[C];2012年

8 楊超;;現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的數(shù)字式頻響測試方法[A];第二屆中國航空學會青年科技論壇文集[C];2006年

9 張連山;吳忻生;袁鵬;胡興剛;;基于視覺的PCB板打孔機運動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[A];2008年中國高校通信類院系學術(shù)研討會論文集（上冊）[C];2009年

10 蔣紅霞;洪永強;楊嘉;;基于ADSP-21992的雙軸運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)[A];福建省科協(xié)第四屆學術(shù)年會——提升福建制造業(yè)競爭力的戰(zhàn)略思考專題學術(shù)年會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 姚曉敏;西門子SIMOTION提供系統(tǒng)控制完整解決方案[N];中國紡織報;2007年

2 陸偉;Rotoflex推出運動控制系統(tǒng)用于標簽檢測[N];中國包裝報;2010年

3 記者 陳永杰;機器人時代來了[N];北京科技報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 趙維Oz;網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)資源調(diào)度研究[D];華南理工大學;2010年

2 云利軍;網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)行為特性的研究[D];河北工業(yè)大學;2006年

3 林濤;基于精確時鐘協(xié)議的網(wǎng)絡運動控制系統(tǒng)的研究[D];河北工業(yè)大學;2007年

4 姬帥;網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東大學;2014年

5 王寶仁;網(wǎng)絡化運動控制系統(tǒng)多軸協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東大學;2008年

6 王翰;基于PLCopen規(guī)范的運動控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D];華中科技大學;2014年

7 胡永兵;雙硅片臺超精密運動控制系統(tǒng)的硬件平臺研究[D];華中科技大學;2014年

8 陳月巖;串—并混聯(lián)研拋機床運動控制系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2009年

9 肖本賢;多軸運動下的輪廓跟蹤誤差控制與補償方法研究[D];合肥工業(yè)大學;2004年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅昊;基于CMC的芯片級運動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];浙江大學;2015年

2 方登富;工業(yè)CT四軸運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)以及誤差分析[D];蘭州大學;2015年

3 張翔洲;變電站巡檢車運動控制系統(tǒng)的研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

4 王增迪;高速多路運動控制系統(tǒng)設計[D];山東大學;2015年

5 吳龍;頭眼軀干協(xié)調(diào)運動控制系統(tǒng)的研究[D];上海大學;2015年

6 王帥;基于DSP的三伺服包裝機運動控制系統(tǒng)設計[D];齊魯工業(yè)大學;2015年

7 張新慈;基于ROS的無人水面艇運動控制系統(tǒng)的設計[D];江蘇科技大學;2015年

8 李笑平;面向鈷孔攻絲機運動控制系統(tǒng)的軟件設計[D];電子科技大學;2015年

9 張宇;電子制造設備中的運動控制系統(tǒng)設計[D];西安電子科技大學;2014年

10 劉燁;曲面噴墨運動控制系統(tǒng)的研究[D];北京印刷學院;2015年

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