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原文传递小型自航模控制系统设计与实现

论文题名：	小型自航模控制系统设计与实现
关键词：	自主航行模型;仿真系统;路径跟踪;控制系统
摘要：	小型自航模是依据水面无人艇而设计的可控制自主航行模型。对水面无人艇的设计与控制是近年来海洋空间智能无人运载器的重要研发方向。水面无人艇在当代水面战争以及海上资源的探测等方面具有不可替代的作用。其速度快，机动灵活，可以做很多人类无法完成或危险性极高的任务。　　小型自航模是基于对水面无人艇的研究而设计的，目的是在实验室环境下实现以低成本，高可信度的形式对水面无人运载器的性能、运动特性等进行仿真研究。　　本文涉及到的整个小型自航模控制系统是由实验室人工搭建的水池，用于位置检测的摄像头，可自主航行船模以及上位机控制软件组成。由水池正上方的摄像头对小型自航模船身上方的两个LED白色亮灯进行识别，并通过算法来实现对船模位置，航向的实时检测。　　本文首先介绍了船模软硬件设计的过程，包括船身设计，控制芯片的选取及其上位机控制软件的设计与开发。并详细阐述通过摄像头图像提取实现自航模位置、航向实时检测的原理、方法及过程。在此基础上，做实验室环境下的自航模的回转实验和Z型实验，以此得到自航模模一阶响应模型的K、T参数值并进行验证。最后，设计自航模的航迹跟踪控制器，选用视线法作为控制器指导航向角导航方式，加上S面的思想设计航向角的补偿角，分别进行PID控制器和滑模控制器的设计，然后比较两个控制器的仿真结果，并且基于整个自航模控制系统，做自航模的航迹跟踪控制实验。
作者：	班良
专业：	控制理论与控制工程
导师：	刘志林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文