详情

原文传递微型水面无人艇控制系统研究

论文题名：	微型水面无人艇控制系统研究
关键词：	水面无人艇;控制系统;软件开发;功能模块
摘要：	随着人工智能及相关控制技术的快速发展，无人系统的应用逐步增多，越来越多的国家加大对其研究的投入。水面无人艇作为一种搭载了无人控制系统的智能水面航行器，对促进海洋、江、河、湖泊等水域的保护，开发和利用有着非常重要的作用。控制系统是实现无人艇运动控制的基本保障，因此设计一种微型水面无人艇控制系统具有极其重要的意义。本文以微型水面无人艇为研究对象，设计开发了一种微型水面无人艇控制系统，该系统不仅可以作为先进控制理论的验证平台，同时也可以搭载应用模块，拓展研究水面无人艇的应用领域。　　本文采用模块化思想设计制作了一种微型水面无人艇控制系统，主要工作如下：1.完成了微型水面无人艇艇载控制系统的硬件设计和软件开发。结合功能需求，在硬件设计方面，首先设计了艇载控制系统的整体硬件架构，然后基于该架构选取相关的硬件模块，最后构造出完整的艇载硬件控制系统。软件开发方面，首先基于ARM开发系统架构程序，而后开发各模块的驱动程序，最后将各模块驱动程序集成到整体架构程序中，以此实现核心控制模块对其他模块的管理，保证艇载控制系统的基本运行。　　2.完成了微型水面无人艇岸基控制系统的设计与开发，主要开发了操纵杆遥控器和远程界面控制平台。操纵杆遥控器同样采用模块化思想设计，主要包含硬件结构设计与软件程序开发。基于Windows系统采用VS+QT界面开发软件开发了远程界面控制平台，实现了图表化和数字化显示数据信息、自动或手动调整控制微型无人艇运动状态、数据信息和视频图像信息存储等功能。　　3.研究了微型水面无人艇航迹跟踪控制策略，该策略分为航向引导和航向跟踪控制。微型水面无人艇与期望航迹点间直线连线上的虚拟点实时提供微型水面无人艇的期望航向，采用结合BP神经网络的自抗扰控制器实现航向跟踪控制，从而实现了微型水面无人艇的航迹跟踪。　　4.通过实验室功能测试和多次外场重复航迹跟踪实验，证明了本文设计的微型水面无人艇控制系统具有较强稳定性，并验证了本文研究的航迹跟踪控制策略的有效性，还通过该控制系统验证了在使用自抗扰控制器达到较好控制效果情况下，结合BP神经网络后控制效果更优。
作者：	元轲新
专业：	船舶与海洋工程
导师：	吴德烽
授予学位：	硕士
授予学位单位：	集美大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文