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基于组合导航的水草清理作业船系统研究与设计
| 论文题名： | 基于组合导航的水草清理作业船系统研究与设计 |
| 关键词： | 水草清理船;组合导航;自动驾驶;监控系统;自动调节算法 |
| 摘要： | 随着经济的持续发展，人们的生活水平明显提高，市场对河蟹的需求逐年增长。种草养殖的河蟹养殖塘，人力成本高，作业效率低，自动化、现代化、高效化水平明显不高。本课题设计了一种基于组合导航系统的水草清理作业船。该船基于GNSS系统和惯性导航系统的组合导航系统，利用嵌入式、LabVIEW等技术，设计并采用了航向/速度闭环控制、PID算法、循点算法等多种算法。论文的主要研究内容如下： 一、设计了一种河蟹养殖用水草清理作业船，该船具有手动、遥控和自动行驶三种控制方式，并有导航系统、控制系统和上位机监控系统等子系统。采用多种适用于水草清理的机械部件，并对其进行分析。简述了船舶的整体结构和工作原理。 二、设计了水草清理作业船的导航系统，该系统为组合导航系统。研究了提高定位精度的技术方案，介绍了定位、定向和测速原理，设计了基于RTK-GNSS系统和微机电惯性系统的组合导航系统。针对组合导航系统模型，采用卡尔曼滤波对组合导航信号进行滤波处理。为船舶的自动行驶奠定基础。 三、设计了水草清理作业船的控制系统，该系统有手动、遥控、自动三种操作方式。针对自动行驶，设计了航向/速度闭环控制、循点算法、速度和转弯策略，采用了PID自动调节算法，设计了基于 ARM11的水草清理作业船嵌入式系统，设计了其硬件、系统软件和应用软件。 四、设计了水草清理作业船的上位机监控系统，该系统基于LabVIEW。可以实时监测水草清理作业船的状态和轨迹，并可以调节PID控制参数来实时改变控制效果。 通过进行作业船的水草清理实验，验证了水草清理作业船的水草清理功能和其他系统功能。通过模型船实验，验证了自动导航功能。实验说明，大规模养殖环境中，高效、智能的水草清理作业船的设计方案是可行的。 |
| 作者： | 吴波 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 赵德安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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