基于ROS的水上作业平台动力定位控制系统设计

发布时间：2025-02-07 17:01

　　海洋资源是自然资源分类之一。在当今全球粮食紧缺,资源、能源供应和人口快速增长的形势下,海洋资源的开发是一个历史性的发展。船舶动力定位在海洋资源勘探、海产捕捞、海洋工程作业等方面都起到了至关重要的作用。船舶动力定位主要包括船舶航迹跟踪、船舶航向控制、船舶动力定位控制等。海上环境复杂多变,一套成熟的动力定位系统需要保证动力定位船舶在复杂的海洋环境中高精度地、快速地完成作业任务。本文以一个水上作业平台为研究对象,以设计、研究水上作业平台动力定位控制系统为工作出发点,研究基于视线导航法的航迹跟踪方法、基于模糊PID控制的定位、定点方法,最终实现一个具有航迹跟踪、定位定点控制功能的水上作业平台动力定位控制系统。主要进行以下几个方面的工作:1.基于水上作业平台的总体结构设计与水上作业平台作业整体功能架构功能分别设计水上作业平台动力定位控制系统的硬件系统与软件系统。其中:硬件系统由推进单元、导航定位单元、主控单元与驱动单元等部分组成;软件控制系统的设计基于机器人操作系统(ROS),该系统具有分布式工作的特点,通过ROS提供的消息传递机制完成软件模块的集成。2.结合水上作业平台特殊的无舵-四推进器,从动...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 动力定位技术国内外研究现状
        1.2.1 动力定位技术国外研究现状
        1.2.2 动力定位技术国内研究现状
    1.3 本文研究主要内容
第2章 水上作业平台总体平台介绍
    2.1 引言
    2.2 水上作业平台总体结构设计
    2.3 水上作业平台控制系统总体规划
    2.4 水上作业平台硬件系统设计
        2.4.1 水上作业平台推进单元
        2.4.2 水上作业平台导航定位单元
        2.4.3 水上作业平台主控计算机单元与驱动单元
    2.5 基于ROS的水上作业平台软件控制系统设计
        2.5.1 ROS的基本概念和主要特点
        2.5.2 软件控制系统的设计实现
        2.5.3 系统调试工具
    2.6 本章小结
第3章 水上作业平台数学模型建立
    3.1 引言
    3.2 水上作业平台坐标系选取
        3.2.1 北东坐标系
        3.2.2 随船坐标系
    3.3 水上作业平台三自由度运动数学模型
        3.3.1 运动学模型
        3.3.2 动力学模型
    3.4 本章小结
第4章 水上作业平台航迹跟踪控制研究
    4.1 引言
    4.2 视线导航法
    4.3 航迹跟踪控制器设计
    4.4 仿真验证和结果分析
    4.5 基于 ROS 的水上作业平台航迹跟踪水上实验
    4.6 本章小结
第5章 水上作业平台定位控制研究
    5.1 引言
    5.2 模糊控制基本理论
    5.3 定位控制器设计
    5.4 仿真验证和结果分析
    5.5 基于 ROS 的水上作业平台定位控制水上实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：4031024