水面無人艇試驗平臺設(shè)計.pdf

1、隨著世界各國對海洋權(quán)益的要求日益強烈，水面無人艇作為維護海洋權(quán)益的重要工具之一，世界各國正在加緊研究。國內(nèi)關(guān)于水面無人艇的研究尚處于起步階段，與西方發(fā)達(dá)國家相比存在很大差距。本文結(jié)合國內(nèi)水面無人艇的研究現(xiàn)狀，對水面無人艇試驗平臺進行研究，該平臺可以模擬水面無人艇在海上的運動，為研究水面無人艇的一些控制算法以及觀察水面無人艇的運動狀態(tài)提供一個方便的可視化平臺。
　　 本文的研究目的是設(shè)計一個水面無人艇試驗平臺，研究工作主要有以下幾

2、點:1.研究海洋環(huán)境干擾風(fēng)、浪、流的模型，研究水面無人艇的數(shù)學(xué)模型，螺旋槳特性以及艇槳運動數(shù)學(xué)模型。2.研究水面無人艇的航向控制與航跡控制。其中航向控制采用PID控制。航跡控制首先介紹了滑?？刂?，然后利用反步法將控制器的設(shè)計過程分解為運動學(xué)回路和動力學(xué)回路兩個過程分別進行控制器設(shè)計;在運動學(xué)回路中，為實現(xiàn)無人艇位置跟蹤誤差的收斂，設(shè)計了無人艇的參考縱向速度和側(cè)移速度;在動力學(xué)回路中利用滑?？刂频姆椒ㄔO(shè)計實際控制輸入對參考速度的跟蹤控制，

3、最后用Simulink進行模型仿真。3.用V-realm Builder2.0可視化工具構(gòu)造一個水面無人艇的虛擬現(xiàn)實世界并利用Simulink虛擬現(xiàn)實工具箱將水面無人艇的仿真與虛擬現(xiàn)實世界相連，使無人艇能夠在虛擬世界中按照研究人員的意志自由移動。4.進行實物仿真，將Simulink仿真的結(jié)果通過串口傳送給PLC，由PLC控制轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)，來模擬無人艇的航向控制。5.用MATLAB/GUI技術(shù)編寫無人艇數(shù)學(xué)模型的計算界面，試驗平臺的主控制界