基于舵机控制的新型摆线推进器研究

发布时间：2017-03-22 07:06

  本文关键词：基于舵机控制的新型摆线推进器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摆线推进器可在360°范围内任意并快速地改变推进力方向和大小,相较于其它船舶推进器,其具有优异的可操控性能。在国外,摆线推进器在拖船、扫雷舰等特种船舶上已有了较好应用。随着我国海洋经济和船舶工业的发展,越来越多的场合需要装备有高性能动力系统的船舶。因此,基于摆线推进器的船舶在我国有着巨大的应用市场,并且对于提升我国船舶工业的核心竞争力和加快船舶工业科技能力发展有着重要的意义。 本文针对现有摆线推进器理论方法的局限性和实现机构在实际应用中的不足,以摆线推进器的高效化、可靠化和可产业化为目标,开展理论分析,研制了一类基于舵机控制的新型摆线推进器,并将其装配于无人船,验证了摆线推进器的优良性能。 对本文的工作概括如下： 第一章简述了摆线推进器的基本结构、研究背景和意义；论述了其在理论、实验、生产等方面的研究现状和发展趋势以及在航海、航空、能源领域中的应用；指出摆线推进器在无人船领域的应用前景和意义；最后,结合研究现状和研究目标给出论文主要研究内容和总体框架。 第二章分析摆线推进器的工作原理以及控制理论模型,设计并验证了基于舵机的摆线推进器控制机构；通过推导推进效率、扭矩系数、推进系数等水动力参数来研究摆线推进器的水动力性能；论述了摆线推进器的理论方法研究。 第三章对比分析现有摆线推进器结构,提出基于舵机控制的新型摆线推进器的结构设计方案,给出其控制系统的工作原理,并对该模型进行校核,包括交流伺服电机性能、模型关键部件和密封性能校核。 第四章在研制基于舵机控制的新型摆线推进器基础上,将其装配于无人船。设计开发一套基于舵机控制摆线推进器控制系统；搭建无人船的软硬件系统,实现无人船的遥控操作、GPS定位导航等基本功能。 第五章将搭建好的基于摆线推进器的无人船分别进行空转和下水实验,测试软硬件系统的可行性和可靠性以及基于摆线推进器的无人船的高度可操控性并获得相关实验参数。 第六章对本文主要工作进行总结,并给出展望。
【关键词】：摆线推进器 舵机 控制系统 无人船
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 摆线推进器的研究意义12-13
• 1.2 摆线推进器研究现状及其发展13-17
• 1.2.1 摆线推进器概述13-15
• 1.2.2 摆线推进器理论研究及其发展15
• 1.2.3 摆线推进器实验研究及其发展15-16
• 1.2.4 摆线推进器生产研制及其发展16-17
• 1.3 摆线推进器的相关应用17-22
• 1.3.1 摆线推进器在航海领域的应用17-19
• 1.3.2 摆线推进器在航空领域的应用19-20
• 1.3.3 摆线推进器在能源领域的应用20-22
• 1.4 论文选题背景及研究内容22-23
• 1.4.1 论文选题背景22
• 1.4.2 主要研究内容及章节安排22-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第2章 摆线推进器工作原理及其分析方法24-39
• 2.1 摆线推进器工作原理分析24-28
• 2.2 摆线推进器控制系统分析及其设计28-34
• 2.2.1 摆线推进器控制理论模型分析28-31
• 2.2.2 基于舵机的摆线推进器控制机构设计31-34
• 2.3 摆线推进器水动力学分析34-37
• 2.4 摆线推进器理论方法研究37-38
• 2.4.1 基于动量定理的计算方法37
• 2.4.2 基于升力线原理的计算方法37-38
• 2.4.3 基于旋涡理论的计算方法38
• 2.4.4 基于CFD数值模拟方法38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 基于舵机控制的新型摆线推进器研制与分析39-54
• 3.1 摆线推进器实现机构39-41
• 3.1.1 螺距不可调式摆线推进器39-40
• 3.1.2 螺距可调式摆线推进器40-41
• 3.2 基于舵机控制的新型摆线推进器设计41-45
• 3.2.1 摆线推进器总体结构设计41-43
• 3.2.2 摆线推进器关键零部件设计43-45
• 3.3 基于舵机控制的新型摆线推进器实现45-49
• 3.3.1 摆线推进器伺服电机选型以及校核45-47
• 3.3.2 摆线推进器连接轴强度校核47-48
• 3.3.3 摆线推进器密封性能校核48-49
• 3.4 基于舵机控制的新型摆线推进器水动力参数研究49-53
• 3.4.1 叶片数量对水动力性能影响49-50
• 3.4.2 偏心率对水动力性能影响50-52
• 3.4.3 前进方向角对水动力性能影响52
• 3.4.4 进速系数对水动力性能影响52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 基于舵机控制的摆线推进器控制系统设计54-69
• 4.1 基于舵机控制的摆线推进器控制系统总体方案设计54-56
• 4.2 基于舵机控制的摆线推进器控制系统硬件设计56-65
• 4.2.1 ARM主控模块56-57
• 4.2.2 无线通信模块57-58
• 4.2.3 GPS定位导航模块58-60
• 4.2.4 动力驱动与控制模块60-65
• 4.2.5 岸基工作站的搭建65
• 4.3 基于舵机控制的摆线推进器控制系统软件设计65-68
• 4.3.1 船载系统软件设计65-66
• 4.3.2 岸基工作站软件设计66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 基于摆线推进器的无人船实验研究69-76
• 5.1 实验目的69
• 5.2 实验过程69-73
• 5.2.1 基于摆线推进器的无人船空转实验69-71
• 5.2.2 基于摆线推进器的无人船下水实验71-73
• 5.3 结果分析73-74
• 5.4 实验结论74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 论文总结76-77
• 6.2 论文展望77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 付先国;刘建敏;;GPS测量应用中常用标准数据格式分析与说明[J];城市勘测;2010年01期

2 吴鸿遇;直翼推进器的理论研究[J];哈尔滨船舶工程学院学报;1991年04期

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4 张洪雨,徐玉如,黄薇莉,贺敬席;摆线推进器水动力性能研究[J];海洋工程;1998年03期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年

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本文编号：261073