水面无人艇建模与运动控制系统设计

发布时间：2017-12-05 12:03

  本文关键词：水面无人艇建模与运动控制系统设计

  更多相关文章： 水面无人艇 机理建模 鲁棒PID 鲁棒PID滑模 自主航迹跟踪

【摘要】：水面无人艇USV(Unmanned Surface Vehicle)运动控制系统是一个欠驱动、不稳定的非线性系统,对其自主航迹跟踪控制研究依然是现阶段国内外研究的一大挑战。水面无人艇具有机动性强、体积小、隐蔽性强等独特的优点,使其在军事和民用领域都具有广阔的应用潜力。因此研究开发水面无人艇自主航行控制系统具有重要的理论意义和实际应用价值。虽然目前国内对水面无人艇的建模和运动控制已有不少的研究,但是大部分是停留在理论研究阶段。本文将采用理论分析与模型仿真相结合的方式,对水面无人艇的运动数学模型进行研究和航行控制器进行设计,同时构建水面无人艇运动控制的软硬件平台实现自主航迹跟踪。根据控制系统设计的要求,本文主要分为模型建立、控制器设计与仿真、实验平台搭建和软硬件设计、航迹跟踪的实现四部分。首先在前人研究的基础上,采用传统的船舶机理建模的方法建立水面无人艇三自由度运动数学模型并通过系统参数辨识法验证了模型的准确性;接着根据运动数学模型分别设计了PID控制器、鲁棒PID控制器和鲁棒PID滑模控制器,并在Matlab环境下对不同控制器的控制效果进行仿真;然后在实验室现有软硬件平台的基础上,自主搭建水面无人艇实验平台和设计软硬件系统;最后设计点对点自主航迹跟踪和直线航迹跟踪实验,验证了鲁棒PID控制器在水面无人艇航迹跟踪中的可行性。本文的重点研究在于水面无人艇自主航迹跟踪控制系统的搭建和基本航迹跟踪的实现,为后续水面无人艇的自主避障和平台的应用奠定了基础。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.82;TP273

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王家军,齐冬莲;运动控制系统的发展与展望[J];电气时代;2004年10期

2 ;运动控制系统的运行及维护[J];现代制造;2008年04期

3 雷美珍;任佳;;“运动控制系统”课程建设的探讨[J];中国电力教育;2013年25期

4 ;运动控制系统在生产线上的应用[J];现代制造;2002年16期

5 唐宗军,库德强;串行通信的实现及在运动控制系统中的应用[J];机械;2005年07期

6 梁志坤;郑誉煌;;平面双轴运动控制系统研究[J];广东工业大学学报;2005年04期

7 陈先锋,舒志兵;现代运动控制系统的数字及网络化[J];电气时代;2005年03期

8 ;带有运动控制系统的全自动化机械[J];现代制造;2006年32期

9 刘继承;田文杰;;悬挂运动控制系统[J];电子制作;2006年02期

10 黄涛;程鑫;;基于键合机的运动控制系统设计[J];仪表技术与传感器;2007年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈光黎;钟震宇;张严林;林丽娜;;嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究[A];广州市仪器仪表学会2009年学术年会论文集[C];2010年

2 赵维Oz;李迪;;基于动态带宽分配的网络化运动控制系统研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

3 罗霄;王妍萍;郭飞;宋凌云;;运动控制系统在服装生产设备中的应用[A];第5届教育教学改革与管理工程学术年会论文集[C];2012年

4 李凯;王少萍;岳荣刚;杜隽;;教学用四轮月球车运动控制系统设计[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

5 赵维Oz;李迪;;网络化运动控制系统中调度与控制协同设计的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

6 方心宇;虞东海;庄朝晖;甄力;;柔性开放式通用运动控制系统及应用[A];全国印刷、包装机械凸轮、连杆机构学术研讨会（第6届全国凸轮机构学术年会）论文集[C];2005年

7 姜文喜;刘建学;;微波暗室测试运动控制系统设计[A];第三届数控机床与自动化技术专家论坛论文集[C];2012年

8 杨超;;现代运动控制系统的数字式频响测试方法[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年

9 张连山;吴忻生;袁鹏;胡兴刚;;基于视觉的PCB板打孔机运动控制系统的设计与实现[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集（上册）[C];2009年

10 蒋红霞;洪永强;杨嘉;;基于ADSP-21992的双轴运动控制系统的实现[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 姚晓敏;西门子SIMOTION提供系统控制完整解决方案[N];中国纺织报;2007年

2 陆伟;Rotoflex推出运动控制系统用于标签检测[N];中国包装报;2010年

3 记者 陈永杰;机器人时代来了[N];北京科技报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 赵维Oz;网络化运动控制系统资源调度研究[D];华南理工大学;2010年

2 云利军;网络化运动控制系统行为特性的研究[D];河北工业大学;2006年

3 林涛;基于精确时钟协议的网络运动控制系统的研究[D];河北工业大学;2007年

4 姬帅;网络化运动控制系统的关键技术研究[D];山东大学;2014年

5 王宝仁;网络化运动控制系统多轴协同关键技术研究[D];山东大学;2008年

6 王翰;基于PLCopen规范的运动控制系统研究与实现[D];华中科技大学;2014年

7 胡永兵;双硅片台超精密运动控制系统的硬件平台研究[D];华中科技大学;2014年

8 陈月岩;串—并混联研抛机床运动控制系统的研究[D];吉林大学;2009年

9 肖本贤;多轴运动下的轮廓跟踪误差控制与补偿方法研究[D];合肥工业大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 方登富;工业CT四轴运动控制系统实现以及误差分析[D];兰州大学;2015年

2 田勇;水面无人艇运动控制系统设计与实现[D];大连海事大学;2016年

3 朱远建;驱控一体式运动控制系统研究[D];浙江理工大学;2016年

4 郑禹;基于QNX的开放式运动控制系统的设计[D];东北大学;2014年

5 高明建;面向巡检应用的全向轮式机器人的运动控制系统设计与实现[D];中国科学院大学(工程管理与信息技术学院);2016年

6 黄法春;精焊机运动控制系统的研制[D];山东大学;2016年

7 王苗苗;基于POWERLINK总线的运动控制系统的研究[D];山东大学;2016年

8 郑烈心;水面无人艇建模与运动控制系统设计[D];华南理工大学;2016年

9 廖晨翔;基于VPX总线的工件台运动控制系统研究与开发[D];电子科技大学;2016年

10 陈洪波;三坐标测量机运动控制系统设计与仿真[D];西安理工大学;2008年

，

本文编号：1254737