無人艇作為一種重要的無人水面平臺,無論是在軍事領(lǐng)域,還是民用領(lǐng)域,都具有重要的實際意義,也是國內(nèi)外競相發(fā)展的熱點。無人艇動力系統(tǒng)是無人艇核心關(guān)鍵技術(shù)之一,因此開展無人艇的動力系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計具有重要的實際價值。本文將針對全電無人艇噴水推進(jìn)器動力系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)展開工作,包括噴水推進(jìn)器和動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理概述,以及動力系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計等工作。本文首先介紹了全電噴水式無人艇動力系統(tǒng)的組成,主要分為主推電機(jī)系統(tǒng)和舵機(jī)系統(tǒng)兩個獨立的子系統(tǒng),然后闡述了噴水推進(jìn)器和動力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。基于噴水推進(jìn)器的動力系統(tǒng),可以分為用于控制無人艇航速的主推電機(jī)控制系統(tǒng)和用于控制無人艇航向的舵機(jī)控制系統(tǒng)。針對主推電機(jī)控制系統(tǒng),采用了無刷直流電機(jī),電機(jī)驅(qū)動使用了三相全橋電路,通過霍爾編碼器完成轉(zhuǎn)子位置信息的反饋,電機(jī)控制采用了經(jīng)典的六步換相控制算法,主要工作包括電機(jī)驅(qū)動板的設(shè)計制作及軟件的編寫和調(diào)試。針對舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),采用了直流電機(jī),舵機(jī)驅(qū)動使用經(jīng)典的H橋電路,采用12位磁性絕對位置編碼器實現(xiàn)舵機(jī)轉(zhuǎn)子的位置檢測,主要工作包括舵機(jī)驅(qū)動板的設(shè)計制作和伺服控制軟件的編寫和調(diào)試。本文設(shè)計的噴水式無人艇動力控制系統(tǒng),在HUSTER-12S無人艇上得到成功運(yùn)用,完成了動力系統(tǒng)在無人艇上的集成和調(diào)試工作,并進(jìn)行了主推電機(jī)轉(zhuǎn)速控制實驗和轉(zhuǎn)向舵機(jī)伺服控制實驗,以及無人艇運(yùn)動控制實驗,對比分析了航速和主推電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)、航向和舵角數(shù)據(jù),驗證了動力系統(tǒng)的可行性。在無人艇航行過程中,主推電機(jī)控制系統(tǒng)和舵機(jī)控制系統(tǒng)都表現(xiàn)出了良好的動態(tài)性能和較高的控制精度,滿足無人艇單艇運(yùn)動控制和多艇協(xié)同控制等智能控制的要求。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U664.82
【部分圖文】：

圖 1-3 海上獵人無人艇其他國家也進(jìn)行了無人艇的相關(guān)研究，如以色列的“保護(hù)者”無人艇，如示，該艇是由以色列拉斐爾公司和航空防務(wù)系統(tǒng)公司于 2003 年聯(lián)合研制，或自主控制方式，航速達(dá) 40 節(jié)，排水量達(dá) 4 噸，最大載荷 1000 千克，主海上兵力保護(hù)，情報監(jiān)視和偵察，進(jìn)行精確打擊和反恐等。2017 年 10 月，

圖 1-4 保護(hù)者無人艇 圖 1-5 海上獵人無人艇綜上，西方國家無人艇技術(shù)比較成熟，以美國為首的國外的無人艇朝著無人艇化、集群化、安全網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)協(xié)同的方向在發(fā)展。無人艇的自主化和集群化，旨高單艇的自主航行和自主決策以及無人艇與其他無人裝備的協(xié)作能力，打造智人艇和無人裝備“蜂群”；安全網(wǎng)絡(luò)，無人裝備通常依賴網(wǎng)絡(luò)連接和有效的頻譜

圖 1-4 保護(hù)者無人艇 圖 1-5 海上獵人無人艇綜上，西方國家無人艇技術(shù)比較成熟，以美國為首的國外的無人艇朝著無人艇化、集群化、安全網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)協(xié)同的方向在發(fā)展。無人艇的自主化和集群化，旨高單艇的自主航行和自主決策以及無人艇與其他無人裝備的協(xié)作能力，打造智人艇和無人裝備“蜂群”；安全網(wǎng)絡(luò)，無人裝備通常依賴網(wǎng)絡(luò)連接和有效的頻譜
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本文編號：2879552