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一型水面无人艇摇荡特性分析及协同系统设计初步研究
| 论文题名： | 一型水面无人艇摇荡特性分析及协同系统设计初步研究 |
| 关键词： | 水面无人艇;摇荡特性;协同系统;遗传混沌优化算法;层次分析法;模糊综合评判 |
| 摘要： | 水面无人艇作为海洋领域科技发展的产物，一直是国内外研究的主题。水面无人艇的作业环境要求平台具有稳定性和适航性，其中耐波性是主要影响因素。任务的复杂性对无人艇功能提出更高的要求，这导致某些任务由单个无人艇无法完成。鉴于此，本文设计一种新型水面无人滑行艇，沿艇体中部舭部到艇体尾部安装防飞溅片体，完成船模制作、推进系统及操纵系统的设计与安装，并完成了以可编程控制器为核心的无人智能控制系统，最终完成了自主规划系统的设计。本文在完成耐波性试验后，采用系统辨识方法进行摇荡特性分析。应对任务的复杂性，本文进行了多水面无人艇协同系统的理论设计，最终初步实现水面无人艇的协同功能。本文主要研究工作及分析如下： （1）参照江苏科技大学5.8米“华船一号”滑行艇，采用母型改造法，加上防飞溅条设计，制作一艘水面无人滑行艇船模，进行无人艇自主规划航行设计，并搭载自主航行所需设备，最终实现无人艇推进、操纵、数据处理、自主航行、协同等功能，主要完成了摇荡试验、自主规划航行试验和协同试验，验证了以可编程控制器PAC为核心的无人智能控制系统的可靠性。 （2）编译一套基于改进型遗传混沌优化算法的系统辨识程序。建立静水中横摇和纵摇自由衰减运动数学模型。运用系统辨识计算，分别得出摇荡运动模式运动微分方程，预报无人艇的摇荡姿态。从静水中横摇和纵摇自由衰减运动两个方面，将排水量对船舶摇荡特性的影响做了进一步的分析讨论，同时分析了航速对直航过程中船舶横摇的影响。 （3）针对民用水面无人艇的功能需要，本文设计了一套多水面无人艇协同系统的理论体系。具体从物理和逻辑结构两个角度对该协同系统进行详细设计。最终采用层次分析法和模糊综合评判结合的方法对水面无人艇协同系统的设计方案进行综合评估，从而选择较好的设计方案。 （4）本文制定协同试验方案，并在现有条件下进行了协同试验，实现了一定的协同功能。试验结果分析表明，现有的软件系统和硬件设备相结合能够实现简单的协同功能，为无人艇协同功能的应用提供了技术支撑。 |
| 作者： | 王涛涛 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物结构设计制造 |
| 导师： | 杨松林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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