水产养殖作业船导航控制与电源管理系统的研究

发布时间：2023-10-19 19:29

　　随着人民生活水平不断提高,市场对河蟹的需求也在逐年提升。但我国的河蟹养殖目前仍以人工为主,劳动强度大,智能化程度低,容易造成投饵不均。为了实现河蟹的科学化养殖,在江苏省现代农业研发项目和江苏省海洋渔业局渔业科技创新项目等科研项目经费的资助下,研制了一款明轮驱动的水产养殖自动作业船,能够解放劳动力,提高河蟹养殖效率。本文对作业船的导航控制系统与电源管理系统做出研究与设计。导航控制系统能够保证作业船沿着规划路径均匀投饵,电源管理系统则为导航控制系统的工作状态切换提供必要的依据,并保证作业船各用电模块的可靠运行。本文的主要研究内容如下:一、设计了基于明轮驱动的水产养殖自动作业船。介绍了作业船总体结构与主要技术参数;分析了主控模块与投饵模块的内部结构;在作业船总体结构的基础上介绍了控制系统的结构与工作原理,并对其中的导航控制系统与电源管理系统做出详细阐述。二、设计了水产养殖自动作业船的导航控制系统。介绍了作业船采用的GPS/地磁组合导航系统及其原理;建立了作业船工作区域的平面坐标系,在此基础上进行巡航路径的规划与导航路径的跟踪算法设计;设计了基于模糊PID的航向控制器,并对跟踪效果进行仿真验证...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无人船舶研究现状
        1.2.2 导航技术研究现状
        1.2.3 电源管理系统研究现状
    1.3 论文的研究内容和总体安排
第二章 水产养殖自动作业船总体设计
    2.1 水产养殖无人作业船结构设计
        2.1.1 船体结构
        2.1.2 主控模块结构
        2.1.3 投饵模块结构
    2.2 控制系统结构及原理
        2.2.1 导航控制系统结构及原理
        2.2.2 电源管理系统结构及原理
    2.3 本章小结
第三章 水产养殖作业船导航控制系统设计
    3.1 水产养殖作业船导航系统
        3.1.1 GPS定位系统原理
        3.1.2 地磁导航系统原理
        3.1.3 作业船导航系统设计
    3.2 导航路径规划与路径跟踪
        3.2.1 建立蟹塘平面坐标系
        3.2.2 建立巡航路径
        3.2.3 导航路径跟踪
    3.3 基于模糊PID的航向控制算法
        3.3.1 航向控制系统结构与数学模型
        3.3.2 模糊PID控制器设计与仿真分析
    3.4 航速控制与策略
    3.5 航向航速分配
    3.6 本章小结
第四章 水产养殖作业船电源管理系统设计
    4.1 铅酸蓄电池原理与关键参数
        4.1.1 铅酸蓄电池工作原理
        4.1.2 铅酸蓄电池关键参数
    4.2 铅酸蓄电池等效模型
        4.2.1 常用蓄电池等效模型
        4.2.2 本文选用的等效电路模型
    4.3 蓄电池SOC估算算法
        4.3.1 常用SOC估算方法
        4.3.2 本文SOC估算算法的建立
    4.4 基于EKF的蓄电池SOC估算算法设计
        4.4.1 卡尔曼滤波算法原理
        4.4.2 EKF估算算法实现
        4.4.3 EKF估算算法仿真
    4.5 本章小结
第五章 水产养殖作业船软硬件设计与实验
    5.1 水产养殖作业船硬件设计
        5.1.1 导航控制系统硬件设计
        5.1.2 电源管理系统硬件设计
        5.1.3 水产养殖作业船控制系统硬件实物图
    5.2 水产养殖作业船软件设计
        5.2.1 软件开发环境
        5.2.2 导航控制系统软件设计
        5.2.3 电源管理系统软件设计
    5.3 系统试验与分析
        5.3.1 GPS定位试验
        5.3.2 导航数据融合试验
        5.3.3 航速响应试验
        5.3.4 自动导航试验
        5.3.5 电源管理试验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表学术论文及参与科研项目



本文编号：3855261