隨著人類對海洋開發(fā)的步伐不斷加快,海洋牧場網(wǎng)箱養(yǎng)殖已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的網(wǎng)箱養(yǎng)殖,以多功能小型水下機器人打造的海洋牧場網(wǎng)箱養(yǎng)殖管理系統(tǒng),可實現(xiàn)一體化軟件和硬件設(shè)備的有效集成,形成強大的分析報告,減少人為的工作錯誤,開展水下機器人的研究對海洋牧場的建設(shè)具有重大作用。本文針對目前水下機器人中存在的普遍問題,重點開展了面向海洋牧場網(wǎng)箱養(yǎng)魚的水下機器人系統(tǒng)研究,明確了本文的研究意義。首先,本文確定了系統(tǒng)的總體方案,以開架式的形體結(jié)構(gòu)作為水下機器人的外架,建立參考坐標系和運動坐標系,運用四元素來描述水下機器人的運動姿態(tài),并設(shè)計了水下機器人混合式的體系結(jié)構(gòu)。其次,本文對系統(tǒng)硬件部分進行了選型和電路設(shè)計,并且在硬件電路的基礎(chǔ)上,分別對各模塊進行了軟件設(shè)計,同時采用Qt設(shè)計了水下機器人操縱監(jiān)控系統(tǒng)上位機,并給出了前面板的介紹和相關(guān)通信協(xié)議。再次,本文研究了水下機器人姿態(tài)融合和運動控制算法,運用了一種基于互補濾波和Mahony濾波的融合算法對水下機器人的運動姿態(tài)進行解算,分別運用了單環(huán)PID算法、串級雙環(huán)PID算法對水下機器人進行定深和姿態(tài)控制,并且進行了Matlab仿真實驗,為水下機器人的運動控制提供了理論... 

【文章來源】：東華理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 水下機器人分類
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外小型水下機器人的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)小型水下機器人的研究現(xiàn)狀
    1.4 目前研究中存在的問題
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 水下機器人總體方案研究
    2.1 水下機器人形體結(jié)構(gòu)
    2.2 水下機器人姿態(tài)描述
        2.2.1 坐標系的建立
        2.2.2 姿態(tài)描述方法
    2.3 水下機器人體系結(jié)構(gòu)
    2.4 運動和監(jiān)控方案
        2.4.1 運動方案
        2.4.2 監(jiān)控方案
    2.5 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
    3.2 主控制器的選型與設(shè)計
    3.3 推進器的選型與設(shè)計
    3.4 姿態(tài)傳感器的選型與設(shè)計
    3.5 渾濁度傳感器的選型與設(shè)計
    3.6 圖像傳感器的選型與設(shè)計
    3.7 深度傳感器的選型與設(shè)計
    3.8 存儲器電路設(shè)計
    3.9 通信電路設(shè)計
    3.10 電源管理電路
    3.11 本章小結(jié)
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)軟件總體框架
    4.2 存儲器讀寫
        4.2.1 AT24C02 芯片操作
        4.2.2 SRAM的讀寫
    4.3 深度信息采集
    4.4 渾濁度信息采集
    4.5 姿態(tài)信息采集
    4.6 圖像信息采集
        4.6.1 攝像頭參數(shù)配置
        4.6.2 圖像數(shù)據(jù)采集
    4.7 上位機設(shè)計
    4.8 通信協(xié)議設(shè)計
        4.8.1 modbus協(xié)議簡介
        4.8.2 水下機器人Modbus協(xié)議通信應用
    4.9 本章小結(jié)
第5章 水下機器人姿態(tài)解算和運動控制算法設(shè)計
    5.1 姿態(tài)解算算法設(shè)計
        5.1.1 MEMS傳感器特性分析
        5.1.2 基于互補濾波和Mahony濾波的數(shù)據(jù)融合算法
    5.2 運動控制算法設(shè)計
        5.2.1 PID算法
        5.2.2 串級PID控制算法
    5.3 Matlab仿真
    5.4 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)調(diào)試
    6.1 直流無刷電機測試
    6.2 視頻圖像測試
    6.3 姿態(tài)角測試
    6.4 整體測試
第7章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[5]基于STM32F407的視頻采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D]. 曾文兵.華中師范大學 2016
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[7]面向水下監(jiān)測的移動式視頻實時傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張志根.浙江大學 2016
[8]水下機器人通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 趙登路.哈爾濱工程大學 2015
[9]水下姿態(tài)解算的算法研究[D]. 李向楠.中北大學 2014
[10]多傳感器信息融合技術(shù)研究[D]. 謝振南.廣東工業(yè)大學 2013



本文編號：3000557