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水面无人艇运动控制系统设计与实现
| 论文题名： | 水面无人艇运动控制系统设计与实现 |
| 关键词： | 水面无人艇;运动控制;航迹跟踪;LOS导引原理 |
| 摘要： | 随着陆地资源的枯竭，海洋逐渐成为世界各国抢先开发的资源要地。水面无人艇作为海洋开发过程中的一个重要工具得到各海洋强国的高度重视。运动控制技术是水面无人艇研究的基础性问题之一，是实现水面无人艇海洋作业的关键。设计制作一种低成本的水面无人艇运动控制系统，不仅为先进运动控制算法提供可验证的实验平台，而且能为研制更高性能的运动控制器打下坚实基础，具有重要的实际意义。 本文设计与制作了一种低成本的水面无人艇运动控制系统，提供自动导航、远程控制、图形界面显示等功能。该系统一方面可以为科研工作者提供理论验证实验平台。另一方面也可以搭载小型海洋探测器构建海洋移动监测网络。论文分三个方面对水面无人艇运动控制系统进行介绍。 首先介绍了船载运动控制器的设计过程。船载运动控制器的设计包括硬件电路设计和硬件驱动程序设计。硬件电路是构成船载运动控制器的物理设备，包括传感器模块、控制器、无线通信模块、电源电路等。硬件驱动程序是可编程器件中的程序，它将硬件电路模块包装为子函数。运动控制算法程序通过对子函数的操作来控制无人艇硬件模块，实现航迹跟踪和航向控制。 然后介绍了远程控制平台的开发过程。远程控制平台由上位机和无线通信模块组成。上位机运行的图形用户界面程序是远程控制平台的主体。图形用户界面在GUIDE环境下编写，可以很好地兼容MATLAB环境下的运动控制算法程序。运动控制算法程序通过算法扩展接口与无线通信模块进行信息交流，获取水面无人艇运行状态并发送控制指令，实现水面无人艇的远程控制功能。同时，图形用户界面也提供航迹规划、无线控制、图形显示等功能。 最后研究了水面无人艇运动控制算法。运动控制算法研究中将运动控制分为导引层、控制层和执行层。控制层采用抗饱和PID控制算法，实现了水面无人艇的航向控制;导引层采用LOS导引原理，实现了水面无人艇的航迹跟踪。实验验证了所采用方法的有效性。 |
| 作者： | 田勇 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 王丹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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