【摘要】：無人艇作為海洋科研、海上工程、海底探測方面的一個重要平臺,是現(xiàn)在各國致力研究的熱門領(lǐng)域。無人艇研究涉及通信、控制、圖像識別等多個方面,無人艇的發(fā)展需要各方面技術(shù)的全面發(fā)展。無人艇控制主要包括遠程遙控、自主巡航、路徑規(guī)劃、任務(wù)分配四個方面,其中,自主巡航是無人艇控制領(lǐng)域的研究重點。自主巡航是無人艇自主控制水平的體現(xiàn),也是無人艇能夠在復(fù)雜環(huán)境下代替人類執(zhí)行各項任務(wù)的前提。本文基于江蘇科技大學(xué)海洋裝備研究院無人艇項目,以自主研發(fā)的小型無人艇為研究對象,針對無人艇的自主巡航研究,設(shè)計了一種水面無人艇通訊導(dǎo)航控制系統(tǒng),包括艇載控制系統(tǒng)和岸基控制系統(tǒng)兩個部分,艇載控制系統(tǒng)與岸基控制系統(tǒng)之間利用數(shù)傳、北斗、4G三種方式進行通訊和數(shù)據(jù)傳輸。在進行無人艇系統(tǒng)設(shè)計時,使用了多傳感器進行通訊和導(dǎo)航。通訊方面,采用了以數(shù)傳通訊為主、以北斗通訊和4G通訊為輔的通訊方式,提高了艇載控制系統(tǒng)與岸基控制系統(tǒng)之間通訊的可靠性。導(dǎo)航方面,使用GPS/北斗雙模導(dǎo)航系統(tǒng)、姿態(tài)檢測系統(tǒng)、雷達、聲吶等傳感器對無人艇的位置、航速、航向、姿態(tài)以及周邊環(huán)境信息進行測量,實現(xiàn)了對無人艇運動狀態(tài)的實時檢測,確保了航行的安全性。在進行艇載控制系統(tǒng)設(shè)計時,以自主研發(fā)的數(shù)據(jù)采集處理板作為硬件平臺,以Keil5作為軟件平臺,基于C語言編程實現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的采集與傳輸。在進行安吉控制系統(tǒng)設(shè)計時,以工控機作為硬件平臺,以Visual Studio 2015作為軟件平臺,基于C++編程實現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的接收與顯示。在進行無人艇控制系統(tǒng)設(shè)計時,以S7-200系列PLC作為主控制器,通過控制兩個電機,實現(xiàn)對無人艇速度和航向的控制。在進行自主巡航研究時,對船舶航向控制領(lǐng)域常用的控制方法進行研究和分析,并以無人艇的Nomoto模型作為控制對象,選擇模糊PID算法進行仿真實驗,驗證該算法在無人艇航向控制方面的有效性。然后在岸基控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計一種無人艇自主巡航實驗平臺。無人艇通訊導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計完成后,將其應(yīng)用到研究對象上,并進行下水實驗。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有可行性。最后,對所設(shè)計的水面無人艇通訊導(dǎo)航控制系統(tǒng)進行了總結(jié),闡述了系統(tǒng)的優(yōu)點和不足,并說明了今后無人艇的研究目標(biāo)和方向。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.82

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本文編號：2605273