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原文传递 AUV主控制系统设计

论文题名：	AUV主控制系统设计
关键词：	AUV自主控制技术;主控单元;监控子单元;安全保障
摘要：	AUV具有无缆绳束缚、自主控制、可搭载多种传感器的特点,是进行海洋资源探测的重要工具和手段。主控制系统是AUV控制系统的核心,其功能的实现和设计的可靠直接关系到整个控制系统的性能。主控制系统的设计包括平台搭建、任务规划等多个方面。本文在总结AUV自主控制技术发展现状的基础上,依托实体AUV,完成对AUV主控制系统的设计。　　本文主要进行了以下几个方面的工作: 　　(1)分析AUV系统特点,提出一种基于TCP/IP的多节点控制结构,明确主控单元的功能,给出主控制系统节点即主控单元的总体设计。选择基于PC104总线的工控机为主控单元的嵌入式平台,依据需求对PC104模块进行外部扩展,进行平台搭建。　　(2)详细分析AUV运行过程中主控单元的任务,利用多线程的技术优势,合理规划多个线程,实现多任务并行工作;针对AUV水下作业过程,对航行轨迹进行解耦分析,给出AUV避障控制算法,确定参数取值。　　(3)分析总结传统的安全性设计方法,提出主动抛载加被动抛载的新思想,设计基于PC104模块和监控子单元的安全冗余结构,实现AUV安全保障的双保险。　　(4)为验证主控单元的设计,将主控单元和其他节点单元接入半实物仿真系统,设计水面操盘实验、下潜实验、AUV水下避障实验、状态监控实验和安全故障实验,分别完成主控单元基本功能的测试、避障控制算法的检验和系统安全保障功能的测试。实验结果表明主控单元不仅实现了预期的基本功能,而且能有效保障AUV系统的安全性。　　本文不仅设计实现了主控单元的基本功能,更着重对AUV系统的安全保障功能进行了研究,提出安全保障的新模式,对以后类似课题或设计具有重大参考价值。
作者：	王雪森
专业：	仪器科学与技术
导师：	李一博
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文