【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,人們的生活水平明顯提高,市場(chǎng)對(duì)河蟹的需求逐年增長(zhǎng)。種草養(yǎng)殖的河蟹養(yǎng)殖塘,人力成本高,作業(yè)效率低,自動(dòng)化、現(xiàn)代化、高效化水平明顯不高。本課題設(shè)計(jì)了一種基于組合導(dǎo)航系統(tǒng)的水草清理作業(yè)船。該船基于GNSS系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng),利用嵌入式、LabVIEW等技術(shù),設(shè)計(jì)并采用了航向/速度閉環(huán)控制、PID算法、循點(diǎn)算法等多種算法。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:一、設(shè)計(jì)了一種河蟹養(yǎng)殖用水草清理作業(yè)船,該船具有手動(dòng)、遙控和自動(dòng)行駛?cè)N控制方式,并有導(dǎo)航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)。采用多種適用于水草清理的機(jī)械部件,并對(duì)其進(jìn)行分析。簡(jiǎn)述了船舶的整體結(jié)構(gòu)和工作原理。二、設(shè)計(jì)了水草清理作業(yè)船的導(dǎo)航系統(tǒng),該系統(tǒng)為組合導(dǎo)航系統(tǒng)。研究了提高定位精度的技術(shù)方案,介紹了定位、定向和測(cè)速原理,設(shè)計(jì)了基于RTK-GNSS系統(tǒng)和微機(jī)電慣性系統(tǒng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型,采用卡爾曼濾波對(duì)組合導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行濾波處理。為船舶的自動(dòng)行駛奠定基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)了水草清理作業(yè)船的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)有手動(dòng)、遙控、自動(dòng)三種操作方式。針對(duì)自動(dòng)行駛,設(shè)計(jì)了航向/速度閉環(huán)控制、循點(diǎn)算法、速度和轉(zhuǎn)彎策略,采用了PID自動(dòng)調(diào)節(jié)算法,設(shè)計(jì)了基于ARM11的水草清理作業(yè)船嵌入式系統(tǒng),設(shè)計(jì)了其硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。四、設(shè)計(jì)了水草清理作業(yè)船的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)基于LabVIEW�？梢詫�(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水草清理作業(yè)船的狀態(tài)和軌跡,并可以調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)來(lái)實(shí)時(shí)改變控制效果。通過(guò)進(jìn)行作業(yè)船的水草清理實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了水草清理作業(yè)船的水草清理功能和其他系統(tǒng)功能。通過(guò)模型船實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了自動(dòng)導(dǎo)航功能。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,大規(guī)模養(yǎng)殖環(huán)境中,高效、智能的水草清理作業(yè)船的設(shè)計(jì)方案是可行的。
[Abstract]:With the sustainable development of economy, people's living standard is obviously improved, and the market demand for crab is increasing year by year. Recommended river crab pond, high labor cost, low efficiency, automation, modernization, high efficiency level is obviously not high. In this paper, a water and grass cleaning operation ship based on integrated navigation system is designed. Based on the integrated navigation system of GNSS system and inertial navigation system, the ship designs and adopts several algorithms, such as heading / speed closed loop control, PID algorithm, point-following algorithm and so on, by using embedded and LabVIEW technologies. The main contents of this paper are as follows: 1. A water-grass cleaning ship for crab breeding is designed. The ship has three control modes: manual control, remote control and automatic driving, and there are navigation system, control system and upper computer monitoring system and other subsystems. A variety of mechanical components suitable for water and grass cleaning are used and analyzed. This paper briefly describes the whole structure and working principle of the ship. Secondly, the navigation system of the water and grass cleaning operation ship is designed, which is the integrated navigation system. This paper studies the technical scheme to improve the positioning accuracy, introduces the principles of positioning, orientation and velocity measurement, and designs an integrated navigation system based on RTK-GNSS system and micro-electro-mechanical inertial system. According to the integrated navigation system model, Kalman filter is used to filter the integrated navigation signal. Lay the foundation for the automatic running of the ship. Thirdly, the control system of water and grass cleaning operation ship is designed, which has three operation modes: manual, remote control and automatic. For automatic driving, the closed loop control of heading / speed, the algorithm of following point, the strategy of speed and turning are designed, the PID algorithm is adopted, the embedded system of water and grass cleaning ship based on ARM11 is designed, and the hardware of the system is designed. System software and application software. Fourthly, the upper computer monitoring system of water and grass cleaning ship is designed, which is based on LabVIEW.. It can monitor the status and trajectory of the water and grass cleaning ship in real time, and adjust the PID control parameters to change the control effect in real time. The water and grass cleaning function and other system functions of the water and grass cleaning ship were verified by the water and grass cleaning experiment of the working ship. Through the model ship experiment, the automatic navigation function is verified. The experiment shows that it is feasible to design an efficient and intelligent water and grass clean-up ship in large-scale culture environment.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U674.6;U666.1

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本文編號(hào)：2464421