本文關(guān)鍵詞：AUV自動(dòng)駕駛的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 自主式水下機(jī)器人 自動(dòng)駕駛 ucos PID 分布式 CAN總線

【摘要】：自主式水下機(jī)器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)在港口安防、科學(xué)考察、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,是當(dāng)前世界各國(guó)研究工作的熱點(diǎn)。自動(dòng)駕駛作為水下機(jī)器人的重要組成部分,是確保AUV在水下運(yùn)行時(shí)具有良好可控性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。未來(lái)隨著深海工作復(fù)雜度的增加,人們對(duì)AUV自動(dòng)駕駛的安全性、穩(wěn)定性要求也必然會(huì)更加的嚴(yán)格。因此,歐美等國(guó)已經(jīng)著手研究更加可靠、高效的AUV自動(dòng)駕駛方案。本文的目標(biāo)是對(duì)AUV自動(dòng)駕駛的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行初步的研究。論文中首先介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外AUV的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì),綜述了AUV的自動(dòng)駕駛技術(shù),以及對(duì)其研究的意義。接著從整體上對(duì)AUV自動(dòng)駕駛進(jìn)行了介紹說(shuō)明。之后詳細(xì)的探討了AUV自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)現(xiàn)和運(yùn)動(dòng)控制算法。其中,著重介紹AUV自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)。在硬件設(shè)計(jì)上,采用can總線構(gòu)成分布式系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多主機(jī)間“對(duì)等式”通信,增加了信息通訊量,并提供了良好的拓展性。在軟件設(shè)計(jì)上采用搶占式內(nèi)核uc/os作為嵌入式操作系統(tǒng),它具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、可裁剪和移植簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì),滿足水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)需要。此外,還對(duì)AUV自動(dòng)駕駛的相關(guān)算法進(jìn)行了介紹,著重研究了AUV的運(yùn)動(dòng)控制算法。目前,AUV的運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)主要有分布式和集中式兩種結(jié)構(gòu),分布式設(shè)計(jì)具有很好的通用性,非常適用于多自由度的AUV系統(tǒng)�？刂扑惴ò：刂�、PID控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等,還有上述方法相結(jié)合而產(chǎn)生的新的算法,例如自適應(yīng)PID,模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。本文在樣機(jī)魚(yú)雷型水下機(jī)器人的基礎(chǔ)上,采用PID運(yùn)動(dòng)控制算法,在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明PID控制算法設(shè)計(jì)合理、有效。
【關(guān)鍵詞】：自主式水下機(jī)器人 自動(dòng)駕駛 ucos PID 分布式 CAN總線
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 水下機(jī)器人的特點(diǎn)和分類(lèi)11-12
• 1.2 AUV的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景12-17
• 1.2.1 國(guó)外水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 自主式水下機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)16-17
• 1.3 自動(dòng)駕駛技術(shù)及AUV自動(dòng)駕駛17
• 1.4 論文來(lái)源17
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.6 論文章節(jié)結(jié)構(gòu)18-19
• 2 AUV自動(dòng)駕駛的整體設(shè)計(jì)19-25
• 2.1 魚(yú)雷型水下機(jī)器人19-20
• 2.2 AUV整體的內(nèi)部系統(tǒng)劃分20-21
• 2.3 AUV整體內(nèi)部各系統(tǒng)功能21-22
• 2.3.1 任務(wù)層21
• 2.3.2 規(guī)劃層21-22
• 2.3.3 控制層22
• 2.3.4 執(zhí)行層22
• 2.3.5 小結(jié)22
• 2.4 AUV的自動(dòng)駕駛及其功能22-25
• 2.4.1 AUV自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的組成23
• 2.4.2 AUV自動(dòng)駕駛的功能23-25
• 3 AUV自動(dòng)駕駛的硬件實(shí)現(xiàn)25-44
• 3.1 電機(jī)控制器25-35
• 3.1.1 電機(jī)控制器控制芯片dsPIC401126-27
• 3.1.2 電機(jī)控制器的下行電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.3 電機(jī)控制器的上行電路設(shè)計(jì)28-35
• 3.2 舵機(jī)控制器35-36
• 3.3 泄漏檢測(cè)控制器36-37
• 3.4 模式選擇控制器37
• 3.5 電源及溫濕度管理控制器37-38
• 3.6 CAN控制總線38-42
• 3.6.1 CAN總線的特點(diǎn)38
• 3.6.2 CAN總線的優(yōu)勢(shì)38-39
• 3.6.3 AUV自動(dòng)駕駛的CAN總線設(shè)計(jì)39-42
• 3.7 AUV自動(dòng)駕駛的硬件測(cè)試42-44
• 4 AUV自動(dòng)駕駛的軟件實(shí)現(xiàn)44-53
• 4.1 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/os-Ⅱ及其任務(wù)44-45
• 4.1.1 uc/os-Ⅱ的特點(diǎn)44
• 4.1.2 uc/os-Ⅱ任務(wù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)44-45
• 4.1.3 uc/os-Ⅱ任務(wù)的狀態(tài)45
• 4.1.4 uc/os-Ⅱ任務(wù)的優(yōu)先級(jí)別45
• 4.2 uc/os-Ⅱ任務(wù)的調(diào)度和切換45-48
• 4.2.1 OSSched()的任務(wù)調(diào)度部分46-47
• 4.2.2 OSSched()的任務(wù)切換部分47-48
• 4.3 uc/os-Ⅱ在dsPIC4011上的移植48-49
• 4.4 uc/os-Ⅱ在AUV自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用49-53
• 5 AUV自動(dòng)駕駛的運(yùn)動(dòng)控制方法設(shè)計(jì)53-62
• 5.1 主要的運(yùn)動(dòng)控制方法53-54
• 5.2 數(shù)字增量式PID控制算法54-56
• 5.3 AUV自動(dòng)駕駛的PID運(yùn)動(dòng)控制56-57
• 5.3.1 PID控制回路及控制率56
• 5.3.2 AUV自動(dòng)駕駛的PID運(yùn)動(dòng)控制56-57
• 5.4 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)57-59
• 5.4.1 建立坐標(biāo)系和定義參數(shù)57
• 5.4.2 AUV的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型57-59
• 5.5 PID運(yùn)動(dòng)控制算法的仿真研究59-62
• 6 總結(jié)與展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷68-69
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：892802