【摘要】：無人艇作為海洋科研、海上工程、海底探測(cè)方面的一個(gè)重要平臺(tái),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(shí)別等多個(gè)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(yuǎn)程遙控、自主巡航、路徑規(guī)劃、任務(wù)分配四個(gè)方面,其中,自主巡航是無人艇控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。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(xiàng)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(xiàng)目,以自主研發(fā)的小型無人艇為研究對(duì)象,針對(duì)無人艇的自主巡航研究,設(shè)計(jì)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(gè)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(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳輸。在進(jìn)行無人艇系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),使用了多傳感器進(jìn)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(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)、聲吶等傳感器對(duì)無人艇的位置、航速、航向、姿態(tài)以及周邊環(huán)境信息進(jìn)行測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人艇運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè),確保了航行的安全性。在進(jìn)行艇載控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),以自主研發(fā)的數(shù)據(jù)采集處理板作為硬件平臺(tái),以Keil5作為軟件平臺(tái),基于C語言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采集與傳輸。在進(jìn)行安吉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),以工控機(jī)作為硬件平臺(tái),以Visual Studio 2015作為軟件平臺(tái),基于C++編程實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的接收與顯示。在進(jìn)行無人艇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),以S7-200系列PLC作為主控制器,通過控制兩個(gè)電機(jī),實(shí)現(xiàn)對(duì)無人艇速度和航向的控制。在進(jìn)行自主巡航研究時(shí),對(duì)船舶航向控制領(lǐng)域常用的控制方法進(jìn)行研究和分析,并以無人艇的Nomoto模型作為控制對(duì)象,選擇模糊PID算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)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(jì)一種無人艇自主巡航實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。無人艇通訊導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,將其應(yīng)用到研究對(duì)象上,并進(jìn)行下水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有可行性。最后,對(duì)所設(shè)計(jì)的水面無人艇通訊導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié),闡述了系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.82

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本文編號(hào)：2605273