水面無(wú)人船航行控制器開(kāi)發(fā)研究.pdf

1、在當(dāng)今的海洋戰(zhàn)略格局中,水面無(wú)人船扮演的角色越來(lái)重要,它集智能控制,遠(yuǎn)程通信,探測(cè)偵查,排除海上障礙等多種功能于一身,在一些復(fù)雜和高危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中它的優(yōu)越性尤為突出。水面無(wú)人船最核心的部分就是其航行控制器系統(tǒng),它性能的好壞,智能化程度的高地直接關(guān)系著水面無(wú)人船完成任務(wù)的成功與否。為了發(fā)揮水面無(wú)人船在實(shí)際作業(yè)環(huán)境中的作用,進(jìn)一步研制具有高性能的航行控制器,基于多方面的問(wèn)題對(duì)水面無(wú)人船航行控制器進(jìn)行了開(kāi)發(fā)與研究。
　　該水面無(wú)人船航

2、行控制器的開(kāi)發(fā)與研究主要基于DSP技術(shù)、PLC技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和PWM控制技術(shù),其航行控制器系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成:無(wú)人船載系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。無(wú)人船載系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究是以DSP與PLC為核心,周?chē)闪藷o(wú)線通信模塊、速度采集模塊、姿態(tài)采集系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由PC機(jī)和無(wú)線通信模塊構(gòu)成,這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)水面無(wú)人船的遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。根據(jù)航行控制器系統(tǒng)的需要本文主要進(jìn)行了以下研究工作:
　　首先對(duì)無(wú)人船航行控制

3、器進(jìn)行了系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)動(dòng)模型分析,建立其三自由度下的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　其次以DSP為運(yùn)算控制器核心設(shè)計(jì)了DSP的電源電路、JTAG接口電路、串口通信電路和AD采樣電路以及對(duì)應(yīng)的程序;以PLC為執(zhí)行控制器核心,設(shè)計(jì)了其485接口電路、輸入輸出模塊和頻率轉(zhuǎn)電壓模塊以及對(duì)應(yīng)的程序。并對(duì)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、姿態(tài)采集系統(tǒng)、速度檢測(cè)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)做了研究選型。
　　第三以組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了航行控制器的上位機(jī)監(jiān)控界面;并以MO

4、DBUS協(xié)議為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了DSP與PLC之間的通信程序。通過(guò)將所有設(shè)備連接后進(jìn)行了上位機(jī)與下位機(jī)之間的系統(tǒng)通信測(cè)試,以此驗(yàn)證了上位機(jī)監(jiān)控軟件、DSP與PLC和無(wú)線通信模塊三者之間通信的可行性。
　　最后研究模糊PID算法,制定控制器的規(guī)則,并把航行控制器系統(tǒng)的輸出按照制定的規(guī)則進(jìn)行模糊化處理和模糊推理,然后對(duì)模糊推理產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行反模糊化處理;再依據(jù)PID控制器原理,設(shè)置模糊控制器。并構(gòu)建航行控制器系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái)。通過(guò)PC機(jī)和