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基于艉滑道的无人艇自主引导回收控制系统开发与性能试验研究
| 论文题名： | 基于艉滑道的无人艇自主引导回收控制系统开发与性能试验研究 |
| 关键词： | 无人艇;控制系统;艉滑道;自主引导回收;实时差分定位;视觉定位;视线法 |
| 摘要： | 随着无人艇的发展，现有续航能力已无法满足其执行远海任务的需求，舰载无人艇已成为未来的发展方向。目前，无人艇的回收存在回收效率低、人工强度大等问题。因此，开展舰载无人艇自主引导回收系统研制，对降低人工强度、提高回收效率具有重要意义。 本文基于运动学和动力学特性，建立了无人艇运动数学模型。针对回收特点，将自主引导回收系统分为位姿定位、对中跟踪和航向控制三大部分，提出了一种基于RTK与视觉数据融合的分区回收方法。针对LOS导航存在失效的问题进行了改进，提出了基于变可视半径的LOS无人艇自主引导算法，将对中跟踪转化为航向控制问题。在控制模型方面，设计了PID、模糊PID和双闭环PID控制器。通过仿真试验，证明了双闭环PID控制器的优越性。 在此基础上，对回收系统进行整体设计，开发了上下位机软硬件。开展了电动无人艇自主引导回收试验。试验表明，可视半径对自主引导回收具有较大影响。在不同位置、初始航向角及回收速度等工况下，无人艇航向角最大偏差＜2.68o，最大对中误差＜0.21m，验证了系统的稳定性。进一步，开展了模拟海况及母船尾流的船池试验。试验表明，随着海况增大，海浪对无人艇对中性和稳定性影响增大。在回收算法引导下，无人艇能调整姿态，顺利回收，验证了系统具有良好的抗干扰性。 最后，以柴油动力艇为对象，改进系统，开展了柴油动力艇自主引导回收试验。试验表明，无人艇能迅速与艉滑道对中，对中后航向角的最大偏差＜5.97o，最大对中误差＜0.69m，能够完成自主引导回收。 |
| 作者： | 游少杰 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 叶晓明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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