隨著各國對海洋的重視,有效的利用和開發(fā)海洋資源,進行海洋科研、海洋環(huán)境監(jiān)測、保衛(wèi)國家海洋安全等措施,對于國家的戰(zhàn)略發(fā)展具有重要意義。無人艇作為海上無人系統(tǒng)最為典型的無人智能平臺系統(tǒng),逐漸引起了各海洋強國重視。無人艇的推進系統(tǒng)是其運動控制的核心部分,其性能的優(yōu)劣嚴重影響USV航行時的穩(wěn)定性和操控精度,同時推進系統(tǒng)也是研究動力定位、自動避碰和航跡跟蹤等問題的基礎。研究無人艇的推進系統(tǒng),對于改善無人水面艇本身的操控性、推進系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性具有實際意義。本文以雙螺旋槳無人艇的推進系統(tǒng)為研究對象,以永磁同步電機為推進電機,以直接轉矩控制策略為基礎對其進行了研究。首先介紹了無人水面艇在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與無人水面艇推進控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。然后簡單介紹了永磁同步電機的結構與其在不同坐標系內(nèi)的數(shù)學模型。通過分析常規(guī)直接轉矩控制固有的不足與該技術應用于推進系統(tǒng)存在的特殊性,介紹了一種基于空間電壓矢量調制的永磁同步電動機直接轉矩控制技術,并且建立了相應的仿真模型。依據(jù)螺旋槳的負載特性,搭建了艇槳數(shù)學模型,并在此基礎上建立了雙螺旋槳無人艇推進系統(tǒng)的仿真模型。同時針對雙螺旋槳無人艇的運動特點,提出一種適用于... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＰＭＳＭ的轉子結構分類示意圖??

二者的主要差別在于產(chǎn)生推力時雙螺旋槳推進形式產(chǎn)生的推力是每一側螺旋槳產(chǎn)??生的推力之和，因此僅需對無人艇的運動模型作修正處理。單螺旋槳推進形式的??艇槳系統(tǒng)的模型框圖如圖４．１所示。??ｎ??＾??ｋ’???Ｔ??？轉距系數(shù)一＾螺旋槳產(chǎn)生轉矩?？￣￣？??４螺旋槳／??進速比＿?＿?；?：??Ｖｐ?＾推力減額、無人艇運動??Ｍ系數(shù)—？螺旋槳產(chǎn)生推力＾模型??體所受阻?ｖｓ??力模型＜???螺旋槳對水速度＾???圖４．１艇槳運動模型框圖??Ｆｉｇ．?４．１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ?ｍｏｄｅｌ??模型的輸入量為螺旋槳的給定轉速，等于ＰＭＳＭ的旋轉速度。輸出量為螺旋??槳產(chǎn)生的扭矩，該轉矩作為負載轉矩送入ＰＭＳＭ的控制系統(tǒng)。ＰＭＳＭ的控制系統(tǒng)??在第２章己經(jīng)作具體討論，此處不作說明。以下將對圖４．１所示的單螺旋槳推進形??式的艇槳運動模型的各個組成部分的仿真模型作具體說明。??圖４．２所示為依據(jù)螺旋槳數(shù)學模型建立的螺旋槳仿真模型。輸入為螺旋槳轉速??和螺旋槳相對于水的前進速度，輸出為螺旋槳產(chǎn)生的推力與螺旋槳負載轉矩。??４１??

圖４．２螺旋槳仿真模型??Ｆｉｇ．?４．２?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ?ｍｏｄｅｌ??圖４．３所示為艇體所受總阻力的仿真模型，其中包含摩擦阻力的仿真模型與剩??余阻力的仿真模型。??２?５??＾Ｌｗｌ???１／２???＾??Ｌｗｌ１?Ｃｆ?；?Ｕｌ?Ｌ＿??ｒｒｔ?ｗ??Ｖｓ?ｉ—丨叫?’??？?—?？?Ｘ?????Ｃｆ???????＾?????１０２５???????３?ｈ?．?，??４ｒ?ｒ＊ＬＪ?Ｌ??Ｕｕ）????１?Ｒｒ??心?ｊ?「？＊?，（ｕ，?－］??＾?—＜ｄ??ｋｓ????�。�？?＋??０．３５??＾???｜?Ｉ???？?Ａｄｄ１??ｄ?????＾??？?ｖｓ?ｃｒ??＾??ｌｌｉ?＇￣???Ｌ—Ｊ?Ｉ?？?Ｘ?ｌ＿ｊ?ｆ（ｕ）?Ｕ＾ｌｔａＲｒ??Ｂ?＿？??????ｗ??？?ｄｅｌｔａ?Ｒｒ??０．６８????………??？??一?Ｃｂ?；????回?Ｉ??Ｌｗ１２??圖４．３艇體所受總阻力計算模型??Ｆｉｇ．?４．３?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ａｃｔｉｎｇ?ｏｎ?ＵＳＶ??圖４．４所示為依據(jù)無人艇運動方程建立的仿真模型。輸入為螺旋槳產(chǎn)生的推力

【參考文獻】：
期刊論文
[1]無舵船舶航向自動控制系統(tǒng)研究[J]. 彭賓,郭佩佩,黃家懌,陳萬云,陸開路.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備. 2016(03)
[2]永磁同步電機SVM-DTC系統(tǒng)的多滑模變結構控制[J]. 俞光,謝家燁.  微電機. 2016(03)
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博士論文
[1]永磁同步電機直接轉矩控制策略的研究[D]. 牛峰.河北工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]水面無人艇建模與運動控制系統(tǒng)設計[D]. 鄭烈心.華南理工大學 2016
[2]無人艇航向運動控制器的設計與實現(xiàn)[D]. 葛增魯.大連海事大學 2016
[3]水面無人艇運動控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 田勇.大連海事大學 2016
[4]基于船舶電力推進系統(tǒng)的永磁同步電機直接轉矩控制策略研究[D]. 曹林柏.大連海事大學 2016
[5]無人艇建模及操縱運動仿真的研究[D]. 黃西密.大連海事大學 2015
[6]基于DSP的永磁同步電機SVM-DTC系統(tǒng)設計[D]. 張智.武漢理工大學 2014
[7]永磁同步電機的直接轉矩控制及其改進算法研究[D]. 劉又清.西安電子科技大學 2014
[8]船用永磁同步電機直接轉矩控制仿真研究[D]. 池飛飛.武漢理工大學 2013
[9]基于模糊空間矢量調制的直接轉矩控制系統(tǒng)的研究[D]. 張廣遠.大連交通大學 2012
[10]吊艙式電力推進系統(tǒng)的建模與仿真[D]. 楊江.武漢理工大學 2011



本文編號：2980206