本文關(guān)鍵詞：水面無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著世界各國(guó)對(duì)海洋權(quán)益的要求日益強(qiáng)烈,水面無(wú)人艇作為維護(hù)海洋權(quán)益的重要工具之一,世界各國(guó)正在加緊研究。國(guó)內(nèi)關(guān)于水面無(wú)人艇的研究尚處于起步階段,與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很大差距。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)水面無(wú)人艇的研究現(xiàn)狀,對(duì)水面無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行研究,該平臺(tái)可以模擬水面無(wú)人艇在海上的運(yùn)動(dòng),為研究水面無(wú)人艇的一些控制算法以及觀察水面無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)提供一個(gè)方便的可視化平臺(tái)。 本文的研究目的是設(shè)計(jì)一個(gè)水面無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái),研究工作主要有以下幾點(diǎn)：1.研究海洋環(huán)境干擾風(fēng)、浪、流的模型,研究水面無(wú)人艇的數(shù)學(xué)模型,螺旋槳特性以及艇槳運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。2.研究水面無(wú)人艇的航向控制與航跡控制。其中航向控制采用PID控制。航跡控制首先介紹了滑�？刂�,然后利用反步法將控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程分解為運(yùn)動(dòng)學(xué)回路和動(dòng)力學(xué)回路兩個(gè)過(guò)程分別進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)；在運(yùn)動(dòng)學(xué)回路中,為實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇位置跟蹤誤差的收斂,設(shè)計(jì)了無(wú)人艇的參考縱向速度和側(cè)移速度；在動(dòng)力學(xué)回路中利用滑�？刂频姆椒ㄔO(shè)計(jì)實(shí)際控制輸入對(duì)參考速度的跟蹤控制,最后用Simulink進(jìn)行模型仿真。3.用V-realm Builder2.0可視化工具構(gòu)造一個(gè)水面無(wú)人艇的虛擬現(xiàn)實(shí)世界并利用Simulink虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱將水面無(wú)人艇的仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)世界相連,使無(wú)人艇能夠在虛擬世界中按照研究人員的意志自由移動(dòng)。4.進(jìn)行實(shí)物仿真,將Simulink仿真的結(jié)果通過(guò)串口傳送給PLC,由PLC控制轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn),來(lái)模擬無(wú)人艇的航向控制。5.用MATLAB/GUI技術(shù)編寫無(wú)人艇數(shù)學(xué)模型的計(jì)算界而,試驗(yàn)平臺(tái)的主控制界面；整合所有功能,方便研究人員操作。
【關(guān)鍵詞】：水面無(wú)人艇 虛擬現(xiàn)實(shí) 滑�？刂� 試驗(yàn)平臺(tái) GUI
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：U674.91
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景和研究意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外水面無(wú)人艇的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 第2章 水面無(wú)人艇數(shù)學(xué)建模13-33
• 2.1 海洋環(huán)境建模13-18
• 2.1.1 風(fēng)的模型13-16
• 2.1.2 海浪模型16-18
• 2.1.3 海流模型18
• 2.2 螺旋槳特性18-27
• 2.2.1 螺旋槳的重要參數(shù)18-19
• 2.2.2 敞水螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩19
• 2.2.3 螺旋槳工作特性曲線19-21
• 2.2.4 螺旋槳與水面無(wú)人艇的相互作用21-24
• 2.2.5 螺旋槳轉(zhuǎn)矩特性24-27
• 2.3 水而無(wú)人艇阻力特性27-28
• 2.4 水面無(wú)人艇控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型28-33
• 2.4.1 坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)學(xué)變量28-30
• 2.4.2 水面無(wú)人艇操縱運(yùn)動(dòng)方程的建立30-31
• 2.4.3 水面無(wú)人艇航向控制模型的建立31-33
• 第3章 水面無(wú)人艇航向控制33-48
• 3.1 艇槳運(yùn)動(dòng)模型33-40
• 3.1.1 螺旋槳四象限工作特性曲線33-34
• 3.1.2 螺旋槳特性曲線擬合34-38
• 3.1.3 推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)的修正38
• 3.1.4 艇槳數(shù)學(xué)模型38-40
• 3.2 水面無(wú)人艇PID航向控制40-48
• 3.2.1 Nomoto模型計(jì)算41-43
• 3.2.2 PID控制原理43-45
• 3.2.3 PID航向控制仿真45-48
• 第4章 水面無(wú)人艇航跡控制48-59
• 4.1 航跡控制方式48-49
• 4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制49-59
• 4.2.1 滑動(dòng)模態(tài)的定義及數(shù)學(xué)描述50-51
• 4.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的定義51-52
• 4.2.3 滑�？刂破髟O(shè)計(jì)52-53
• 4.2.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)回路控制器設(shè)計(jì)53-54
• 4.2.5 縱向推力滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)54-55
• 4.2.6 轉(zhuǎn)向力矩滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)55-56
• 4.2.7 航向穩(wěn)定性分析56
• 4.2.8 仿真結(jié)果56-59
• 第5章 無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái)軟件開發(fā)59-69
• 5.1 MATLAB GUI簡(jiǎn)介59-61
• 5.2 仿真平臺(tái)開發(fā)61
• 5.3 主控制界面61-63
• 5.4 模型計(jì)算界面63-64
• 5.5 水面無(wú)人艇虛擬現(xiàn)實(shí)64-68
• 5.6 實(shí)物仿真68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：水面無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：340275