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无人驾驶遥控艇水声数据采集及运动控制系统研究与设计

作者：杨桂艳 Publish: 2005-9-23 Hits:-

【中文题名】

无人驾驶遥控艇水声数据采集及运动控制系统研究与设计

【英文题名】

【学科专业】

信息与通信工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2005-9-23

【中关键词】

无人驾驶遥控艇,水下数据采集,航向控制,模糊参数自整定,,

【英关键词】

Anonymous Autopilot for Remotely Operated Flight Boat,Acoustic Data Acquisition,Course Control,Fuzzy Parameters self-turning,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>数据收集和处理系统

【论文摘要】

随着船舶自动化及无线通信技术的飞速发展,无人驾驶遥控系统受到了越来越多的关注,本文介绍了具有广泛应用前景的无人驾驶遥控艇系统的设计,此设计区别于单纯的水下数据采集系统或者远程自动航行的船舶,而是将远程水下数据采集和远程遥控船舶运动的功能结合于一体,其水下数据采集功能突破了传统的使声波信号直接在水下传输的方式,采用将声波信号转换为电信号,经空中无线传输到远程的策略,具有采样精度高,测量动态范围广,原始数据实时传输等功能;船舶运动的自动控制具有控制精度高,稳态误差小,响应速度快,控制平稳迅速的优点。同时,在硬件结构上采用嵌入式PC/104 模块为平台,外扩接口板的形式。通过无线网桥接收母舰的遥控指令及发送水声数据和反馈状态信息至远程母舰,用Honeywell 公司的HMR 3300 数字罗盘测量航向,用GPS 进行系统定位。由步进电机、直流电机驱动,自主控制和推进。水声数据采集子系统以高速单片机为控制核心,不仅负责接收来自母舰遥控中心的遥控指令,改变A/D、PGA 的工作模式;单片机同时还负责将采样变换后的数据写入系统缓存,并通知嵌入式微机读取数据,经压缩加密后由无线网桥发射。运动控制子系统以具有面向...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-9
第一章引言	9-14
1.1 研究背景及现实意义	9
1.2 水下数据采集文献综述	9-10
1.3 无人艇运动控制文献综述	10-13
1.3.1 船舶运动控制技术的发展	10-12
1.3.2 国内外自动舵控制技术概况	12-13
1.4 本论文主要内容	13
本章小结	13-14
第二章无人驾驶遥控艇方案设计	14-21
2.1 总体结构及功能	14-18
2.1.1 母舰子系统	15
2.1.2 无人艇子系统	15-17
2.1.3 无线链路的宽带数据传输方式设计	17-18
2.2 系统软件	18-19
2.2.1 无人艇主控模块软件	18-19
2.2.2 母舰遥控和数据记录分析模块的软件	19
本章小结	19-21
第三章数据采集子系统设计	21-38
3.1 设计方案	21-23
3.1.1 总体功能结构设计	21-22
3.1.2 工作原理	22-23
3.2 数据采集子系统硬件设计	23-29
3.2.1 PC/104 总线接口设计	23-27
3.2.2 地址译码电路设计	27
3.2.3 A/D 读写控制电路设计	27-29
3.2.4 抗干扰设计	29
3.3 数据采集子系统软件设计	29-35
3.3.1 单片机软件开发平台	29-30
3.3.2 单片机软件实现	30-34
3.3.3 单片机和嵌入式微机的通信协议	34-35
3.4 系统调试结果	35-37
3.4.1 通信链路调试方法	35-36
3.4.2 调试波形及分析	36-37
本章小结	37-38
第四章无人艇运动控制子系统设计	38-54
4.1 总体设计	38-42
4.1.1 运动控制器的选型	38-39
4.1.2 驱动电机的选型	39-41
4.1.3 功能分析	41
4.1.4 总体结构	41-42
4.2 串行通信硬件接口电路设计	42-43
4.3 隔离电路设计	43-44
4.4 软件设计流程	44-45
4.5 串行通信软件设计	45-53
4.5.1 中断方式的选择及寄存器设置	45-47
4.5.2 设计思路	47-48
4.5.3 初始化	48-49
4.5.4 数据的发送	49-51
4.5.5 数据的接收	51-53
本章小结	53-54
第五章无人艇航向参数自整定模糊PD 控制器研究	54-75
5.1 航向控制理论基础	54-57
5.1.1 船舶操纵特性	54-55
5.1.2 船舶航向控制原理	55
5.1.3 船舶航向控制框图及数学模型	55-57
5.2 无人艇航向参数自整定模糊PD 控制器设计	57-65
5.2.1 控制算法的选择	57-58
5.2.2 参数自整定模糊PD 控制器的原理	58-59
5.2.3 参数自整定模糊PD 控制器的结构	59-60
5.2.4 模糊参数整定器的参数整定步骤	60
5.2.5 航向控制整体设计思路	60
5.2.6 模糊PD 的参数调整规则设计思路	60-62
5.2.7 参数自整定模糊控制器设计	62-65
5.3 仿真分析比较	65-73
5.3.1 传统PID 控制仿真	65-67
5.3.2 模糊控制器的仿真	67-69
5.3.3 参数自整定模糊PD 控制仿真	69-71
5.3.4 仿真结果比较	71-73
本章小结	73-75
第六章总结	75-77
参考文献	77-80
致谢	80-81
附录	81-82
个人简历	82

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.376711



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