无人艇喷水推进器动力控制系统设计与实现

发布时间：2020-11-11 18:09

　　 无人艇作为一种重要的无人水面平台,无论是在军事领域,还是民用领域,都具有重要的实际意义,也是国内外竞相发展的热点。无人艇动力系统是无人艇核心关键技术之一,因此开展无人艇的动力系统的研发设计具有重要的实际价值。本文将针对全电无人艇喷水推进器动力系统的设计和实现展开工作,包括喷水推进器和动力系统的结构与工作原理概述,以及动力系统的软硬件设计等工作。本文首先介绍了全电喷水式无人艇动力系统的组成,主要分为主推电机系统和舵机系统两个独立的子系统,然后阐述了喷水推进器和动力控制系统的结构和工作原理。基于喷水推进器的动力系统,可以分为用于控制无人艇航速的主推电机控制系统和用于控制无人艇航向的舵机控制系统。针对主推电机控制系统,采用了无刷直流电机,电机驱动使用了三相全桥电路,通过霍尔编码器完成转子位置信息的反馈,电机控制采用了经典的六步换相控制算法,主要工作包括电机驱动板的设计制作及软件的编写和调试。针对舵机转向控制系统,采用了直流电机,舵机驱动使用经典的H桥电路,采用12位磁性绝对位置编码器实现舵机转子的位置检测,主要工作包括舵机驱动板的设计制作和伺服控制软件的编写和调试。本文设计的喷水式无人艇动力控制系统,在HUSTER-12S无人艇上得到成功运用,完成了动力系统在无人艇上的集成和调试工作,并进行了主推电机转速控制实验和转向舵机伺服控制实验,以及无人艇运动控制实验,对比分析了航速和主推电机转速数据、航向和舵角数据,验证了动力系统的可行性。在无人艇航行过程中,主推电机控制系统和舵机控制系统都表现出了良好的动态性能和较高的控制精度,满足无人艇单艇运动控制和多艇协同控制等智能控制的要求。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U664.82
【部分图文】：

图 1-3 海上猎人无人艇其他国家也进行了无人艇的相关研究，如以色列的“保护者”无人艇，如示，该艇是由以色列拉斐尔公司和航空防务系统公司于 2003 年联合研制，或自主控制方式，航速达 40 节，排水量达 4 吨，最大载荷 1000 千克，主海上兵力保护，情报监视和侦察，进行精确打击和反恐等。2017 年 10 月，

图 1-4 保护者无人艇 图 1-5 海上猎人无人艇综上，西方国家无人艇技术比较成熟，以美国为首的国外的无人艇朝着无人艇化、集群化、安全网络和人机协同的方向在发展。无人艇的自主化和集群化，旨高单艇的自主航行和自主决策以及无人艇与其他无人装备的协作能力，打造智人艇和无人装备“蜂群”；安全网络，无人装备通常依赖网络连接和有效的频谱

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本文编号：2879552