小型无人水面船运动控制系统的设计与实现
发布时间：2021-12-10 07:09
无人水面船是一种可以无人操作条件下自主运动的水面航行器,当前,无人船在军事和民用领域得到了较为广泛的应用。船舶运动控制一般包括航向保持、航迹跟踪、导航规划等内容,为更好地实现对这种自主航行器的运动控制以及自主航行或导航策略,无人船运动控制的研究成为了当下船舶智能控制的一个热点。本文研究对象为电力推进的双体双桨小型无人水面船,推进器由2个对称设置于左右分船体的螺旋桨组成,船体通过在螺旋桨产生的推力不同的情况下产生的回转力矩转变航向,具有良好的操纵性和机动性。该试验船运动控制系统主要组成部分包括:（1）中央处理单元（CPU）由支持片上系统的嵌入式ARM Cortex-M3 STM32F103芯片及其外围器件组成;（2）MPU6050惯性测量传感器作为船体运动姿态与方位监测模块,为船体姿态监测及运动控制提供了原始数据来源;（3）电机调速模块用PWM信号触发由MOSFET开关管组成的H桥（H-Bridge）驱动电路进行控制;（4）采用2.4G无线通信模块与船载设备进行数据交互,通过上位机控制软件对试验船运动姿态、定位、工作状态实时监测,根据监测数据计算控制律并将控制指令、参数发送至船载端,对试...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１双体双桨推进小型无人水而船转Ｎ小－意阐??
间运动速度ｉＱ，＞〇，ｉ〇）和３个姿态角即艏摇角ｖ?（ｙａｗ?ａｎｇｌｅ）、横倾角ｐ?（ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｎｇｌｅ）、纵倾角＜９?（ｐｉｔｃｈｉｎｇ?ａｎｇｌｅ）或３个角速度ｙ＞，分，６来描述，ｙ／，?ｐ，＜９称??为欧拉角（见图２－２）。显然［仏ｖ，ｗ］７和［ｉｆｌ，九，ｉ。］７■以及［／ｖ／，］７和［Ｖ＞（ｐ＾，４ｆ之间有确??定关系。??．Ａ＇??Ｖ??＇Ｚ?Ｕ－??图２－２附体坐标系和惯性坐标系??图２－２的坐标系统定义如］＇：??（ａ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]无人水面艇航向跟踪控制器的设计与验证[J]. 范云生,李长飞,王国峰,郭晨,赵永生. 大连海事大学学报. 2017(01)
[2]时变漂角下USV直线路径跟踪控制器设计与验证[J]. 范云生,郭晨,赵永生,王国峰,史微微. 仪器仪表学报. 2016(11)
[3]波浪干扰下固定双桨无人水面艇的路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机应用研究. 2017(01)
[4]风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机测量与控制. 2016(03)
[5]一种无人水面艇运动模型参数在线辨识方法[J]. 孙晓界,石林龙,范云生,王国峰. 中国航海. 2016(01)
[6]可回转双桨船舶的等效舵效模型[J]. 黄辉,褚建新,魏宏磊,高迪驹. 哈尔滨工程大学学报. 2016(02)
[7]基于传感器校正与融合的农用小型无人机姿态估计算法[J]. 彭孝东,张铁民,李继宇,陈瑜. 自动化学报. 2015(04)
[8]USV发展现状及展望[J]. 柳晨光,初秀民,吴青,王桂冲. 中国造船. 2014(04)
[9]基于模糊PID的无人水面艇直线路径跟踪[J]. 杨钊,王建华,吴玉平. 计算机工程. 2014(10)
[10]基于模糊控制的无人水面艇直线路径跟踪方法[J]. 吴玉平,王建华,杨钊. 计算机测量与控制. 2014(05)
硕士论文
[1]基于9轴传感器的姿态参考系统研究与实现[D]. 郑健.电子科技大学 2013
本文编号：3532131
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１双体双桨推进小型无人水而船转Ｎ小－意阐??
间运动速度ｉＱ，＞〇，ｉ〇）和３个姿态角即艏摇角ｖ?（ｙａｗ?ａｎｇｌｅ）、横倾角ｐ?（ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｎｇｌｅ）、纵倾角＜９?（ｐｉｔｃｈｉｎｇ?ａｎｇｌｅ）或３个角速度ｙ＞，分，６来描述，ｙ／，?ｐ，＜９称??为欧拉角（见图２－２）。显然［仏ｖ，ｗ］７和［ｉｆｌ，九，ｉ。］７■以及［／ｖ／，］７和［Ｖ＞（ｐ＾，４ｆ之间有确??定关系。??．Ａ＇??Ｖ??＇Ｚ?Ｕ－??图２－２附体坐标系和惯性坐标系??图２－２的坐标系统定义如］＇：??（ａ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]无人水面艇航向跟踪控制器的设计与验证[J]. 范云生,李长飞,王国峰,郭晨,赵永生. 大连海事大学学报. 2017(01)
[2]时变漂角下USV直线路径跟踪控制器设计与验证[J]. 范云生,郭晨,赵永生,王国峰,史微微. 仪器仪表学报. 2016(11)
[3]波浪干扰下固定双桨无人水面艇的路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机应用研究. 2017(01)
[4]风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机测量与控制. 2016(03)
[5]一种无人水面艇运动模型参数在线辨识方法[J]. 孙晓界,石林龙,范云生,王国峰. 中国航海. 2016(01)
[6]可回转双桨船舶的等效舵效模型[J]. 黄辉,褚建新,魏宏磊,高迪驹. 哈尔滨工程大学学报. 2016(02)
[7]基于传感器校正与融合的农用小型无人机姿态估计算法[J]. 彭孝东,张铁民,李继宇,陈瑜. 自动化学报. 2015(04)
[8]USV发展现状及展望[J]. 柳晨光,初秀民,吴青,王桂冲. 中国造船. 2014(04)
[9]基于模糊PID的无人水面艇直线路径跟踪[J]. 杨钊,王建华,吴玉平. 计算机工程. 2014(10)
[10]基于模糊控制的无人水面艇直线路径跟踪方法[J]. 吴玉平,王建华,杨钊. 计算机测量与控制. 2014(05)
硕士论文
[1]基于9轴传感器的姿态参考系统研究与实现[D]. 郑健.电子科技大学 2013
本文编号：3532131
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3532131.html
