發(fā)布時間：2023-04-28 15:24

　　AUV作為一種無人駕駛的無纜水下航行器,具有獨立的動力源和控制系統(tǒng),能自主執(zhí)行復(fù)雜海洋環(huán)境中的航行任務(wù)。與遙控式水下航行器ROV相比,AUV具有成本低、噪聲小、下潛深、活動范圍大、隱身性能好,突擊能力強等優(yōu)點。因此,從民用方面的水下調(diào)查、海洋資源開發(fā)、海底工程施工、水下搜救到軍用方面的反水雷、水下偵察、水下通訊等方面都有獨特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。近些年來,隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、小型化導(dǎo)航設(shè)備以及控制軟硬件技術(shù)日新月異,微小型水下航行器已成為各發(fā)達國家的海洋技術(shù)研究前沿,正朝著系統(tǒng)化、智能化、多功能化、集群化的方向快速發(fā)展�；诋斍拔⑿⌒退潞叫衅鞯难芯楷F(xiàn)狀和水下機器人的運動控制理論,設(shè)計了一種新的四旋翼結(jié)構(gòu)的微小型水下航行器,實現(xiàn)了以下功能:(1)航行速度可調(diào);(2)水下航行器能夠?qū)崿F(xiàn)路徑追蹤;(3)無線信號同步傳輸。主要完成了以下研究內(nèi)容:1)基于水下航行器結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和三維建模軟件,完成了AUV的結(jié)構(gòu)建模、裝配及布線工作,其結(jié)構(gòu)組成主要包括:4組推進器、絲杠滑臺重心調(diào)節(jié)模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、配重模塊、密封艙耐壓殼體、球形頭部密封端蓋、后端蓋、刀鋒狀結(jié)構(gòu)翼片、...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 航行器驅(qū)動控制的分類
    1.3 航行器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題研究內(nèi)容
2 水下航行器(AUV)總體設(shè)計思路
    2.1 AUV設(shè)計簡介
        2.1.1 AUV的設(shè)計方法與要求
        2.1.2 AUV的結(jié)構(gòu)組成
        2.1.3 總體平衡計算
        2.1.4 總體電控設(shè)計
    2.2 驅(qū)動電機設(shè)計思路
        2.2.1 直流電機數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 直流雙閉環(huán)斬波調(diào)速的原理
        2.2.3 電機驅(qū)動步進電機電路
3 AUV模型的建立
    3.1 坐標系與運動參數(shù)
    3.2 AUV運動學(xué)方程
        3.2.1 慣性水動力的計算
        3.2.2 粘性水動力的計算
    3.3 AUV操縱動力方程
    3.4 艏搖角速度方程
        3.4.1 螺旋槳模型
        3.4.2 艏搖角速度方程
    3.5 AUV數(shù)學(xué)模型的建立
    3.6 AUV模型的仿真及分析
4 AUV路徑跟蹤仿真研究
    4.1 GPS應(yīng)用原理
    4.2 輸入輸出變量的計算
        4.2.1 角度誤差的計算
        4.2.2 距離誤差的計算
        4.2.3 電機轉(zhuǎn)速的計算
    4.3 模糊控制器的設(shè)計
        4.3.1 語言變量的模糊化
        4.3.2 模糊控制算法和模糊判決的設(shè)計
    4.4 自校正的PID預(yù)測計算機控制算法
        4.4.1 PID控制算法建立
        4.4.2 PID仿真模型分析
5 AUV實施方案
    5.1 AUV硬件IC芯片設(shè)計
    5.2 主要硬件模塊電路設(shè)計
        5.2.1 電機驅(qū)動
        5.2.2 GPS和 WIFI
        5.2.3 RF無線數(shù)傳模塊
        5.2.4 傳感器電路
    5.3 AUV軟件系統(tǒng)設(shè)計
        5.3.1 驅(qū)動程序
        5.3.2 無線傳輸程序
        5.3.3 主控程序
    5.4 控制系統(tǒng)仿真軟件
6 水上實驗及其結(jié)論
7 論文展望
參考文獻
致謝
學(xué)術(shù)成果



本文編號：3804067