首页> 中文学位 >无人操纵帆船设计及运动控制研究
【6h】

无人操纵帆船设计及运动控制研究

代理获取

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 无人操纵帆船定义及应用价值

1.2.1 自动化帆船的定义

1.2.2 SWOT分析自动化帆船在海洋环境监测方面的应用价值

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内研究现状

1.3.2 国外研究现状

1.4 本文所研究的主要内容

第2章 无人操纵帆船实验平台设计和论证

2.1 无人操纵帆船基准船型的船型选择

2.2 基准船型的详细设计

2.2.1 船体设计

2.2.2 翼帆选型

2.2.3 自动化帆船翼帆设计

2.2.4 T型龙骨设计

2.2.5 舵选型及设计

2.3 辅助动力系统选型及设计

第3章 无人操纵帆船硬件设计及制作

3.1 无人操纵帆船硬件框架结构

3.2 风速风向传感器

3.3 GPS及IMU姿态解算传感器

3.4 帆船执行电机及其驱动器

3.4.1 舵机及其控制器

3.4.2 转帆电机及其控制器

3.5 控制切换及软件失控保护模块

3.6 无线通信系统

第4章 无人操纵帆船建模及速度预测分析

4.1 符号及坐标系定义

4.1.1 符号约定

4.1.2 坐标系定义

4.2 无横倾状态翼帆受力分析

4.3 帆船速度三角形

4.4 帆船速度极曲线计算

4.4.1 软件分析船的水动力特性以及帆的空气动力特性

4.4.2 帆船运动平衡方程

4.4.3 极曲线误差分析

第5章 无人操纵帆船运动的路径规划和运动控制策略

5.1 无人操纵帆船的路径规划

5.1.1 环境建模

5.1.2 路径规划策略

5.1.3 路径规划试航实验

5.2 运动控制策略

5.2.1 模糊控制理论

5.2.2 自动舵的模糊控制

5.2.3 自动帆的查表控制

5.2.4 自动帆控制效果实验

第6章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录A 无人操纵帆船船模基本参数

附录B 无人操纵帆船制作工艺流程

附录C 涡轮蜗杆电机选型表和齿轮选型表

致谢

作者简介

展开▼

摘要

国际上关于自动化帆船的研究进展迅速,取得较多成果,不久的将来即将进入实际应用阶段。而国内关于此方面开展的研究较少,鲜有成果见报。因此,本文尝试探索设计无人操纵帆船平台及其控制系统,以期加快国内研究自动化帆船的步伐。本文从如下几个方面开展工作:
   (1)设计并制作一艘适宜自动操控的无人操纵帆船平台。运用Maxsurf、Javafoil和SolidWorks等软件,对船体型线、翼帆性能和舱室建模仿真进行设计论证,从而设计出一艘具有一定的快速性、耐波性、操纵性,利于实际航行和自动操纵的帆船实验平台。并按照游艇制造工艺流程,实际动手制作总长1.35m的玻璃钢材质无人操纵帆船船体平台;
   (2)搭建硬件电路。设计并制作了由风速风向传感器、IMU姿态传感器、GPS接收机等模块组成的多传感器采集网络,和由多块ARM芯片组成的嵌入式处理平台。结合上述的船体平台,组成最终的无人操纵帆船实验平台;
   (3)根据上述软件分析和理论设计结果,再结合实际制作的实验平台参数修正,建立帆船稳态模型,考虑横倾状态下帆船的受力特点,分析帆船速度极曲线,得出船速与风速风向关系,指导帆船的驾驶过程;
   (4)设计并实验验证帆船的运动控制策略。基于上述的帆船速度极曲线和A*算法,设计帆船无人自主导航的路径优化策略。然后基于Mamdani型模糊推理机设计自动舵和自动帆的操纵系统。最后在无人操纵帆船实验平台上,编程验证控制策略的可行性。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号