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原文传递平静水面浮桥自动对接技术研究

论文题名：	平静水面浮桥自动对接技术研究
关键词：	浮桥架设;平静水面;自动对接;路径规划;运动控制
摘要：	现有的临时浮桥需要人工架设，手动连接，操作要求高，浮桥对接难度大，这使得浮桥的架设费时又麻烦。无论是进行军事作战还是应急救援，时间是非常重要的因素，而人工架设限制了浮桥架设的速度，因此研制出能快速架设且操作简单的全自动浮桥对接控制系统具有十分重要的意义。本文研究的是平静水面上浮桥的自动对接技术，研究平静水面上多浮桥单元块的路径规划和路径跟踪控制。本文主要展开了以下研究：　　首先借鉴现有的船舶运动数学模型的建模原理和特点，结合浮桥单元块自身特性建立了浮桥单元块平面运动数学模型。　　其次，在考虑浮桥单元块的操纵性能后，提出了基于人工势场法的多浮桥单元块路径规划方法和基于动态窗口法的多浮桥单元块路径规划方法，并在MATLAB平台上进行仿真，对比发现，基于动态窗口法的多浮桥单元块路径规划方法相较于基于人工势场法的多浮桥单元块路径规划方法更符合浮桥单元块的实际运动控制，为后续对接系统的岸基控制端模块设计奠定了基础。　　再次，设计了浮桥单元块LMPC路径跟踪控制器和NMPC路径跟踪控制器，并通过在MATLAB/Simulink平台进行仿真，结果发现NMPC控制器的路径跟踪效果更好，为对接系统的运动控制模块的软件设计提供理论支持。　　最后，以上述路径规划和路径跟踪控制等理论为基础，设计了浮桥自动对接控制系统，并搭建了简易浮桥模拟设备，在校园紫霞湖开展了初步对接试验，试验结果表明所制作的简易浮桥模拟设备具有较好的操纵性能和机动性，系统可以较好地控制浮桥单元块运动到一条直线上，做好对接准备。
作者：	崔一平
专业：	交通信息工程及控制
导师：	刘英舜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2022