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无人操纵帆船设计及运动控制研究
| 论文题名： | 无人操纵帆船设计及运动控制研究 |
| 关键词： | 无人操纵帆船;运动控制;系统设计;硬件电路;建模仿真 |
| 摘要： | 国际上关于自动化帆船的研究进展迅速，取得较多成果，不久的将来即将进入实际应用阶段。而国内关于此方面开展的研究较少，鲜有成果见报。因此，本文尝试探索设计无人操纵帆船平台及其控制系统，以期加快国内研究自动化帆船的步伐。本文从如下几个方面开展工作: (1)设计并制作一艘适宜自动操控的无人操纵帆船平台。运用Maxsurf、Javafoil和SolidWorks等软件，对船体型线、翼帆性能和舱室建模仿真进行设计论证，从而设计出一艘具有一定的快速性、耐波性、操纵性，利于实际航行和自动操纵的帆船实验平台。并按照游艇制造工艺流程，实际动手制作总长1.35m的玻璃钢材质无人操纵帆船船体平台; (2)搭建硬件电路。设计并制作了由风速风向传感器、IMU姿态传感器、GPS接收机等模块组成的多传感器采集网络，和由多块ARM芯片组成的嵌入式处理平台。结合上述的船体平台，组成最终的无人操纵帆船实验平台; (3)根据上述软件分析和理论设计结果，再结合实际制作的实验平台参数修正，建立帆船稳态模型，考虑横倾状态下帆船的受力特点，分析帆船速度极曲线，得出船速与风速风向关系，指导帆船的驾驶过程; (4)设计并实验验证帆船的运动控制策略。基于上述的帆船速度极曲线和A*算法，设计帆船无人自主导航的路径优化策略。然后基于Mamdani型模糊推理机设计自动舵和自动帆的操纵系统。最后在无人操纵帆船实验平台上，编程验证控制策略的可行性。 |
| 作者： | 杨少龙 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 冯惠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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