水面無人船航行控制器開發(fā)研究.pdf

1、在當今的海洋戰(zhàn)略格局中,水面無人船扮演的角色越來重要,它集智能控制,遠程通信,探測偵查,排除海上障礙等多種功能于一身,在一些復雜和高危險的作業(yè)環(huán)境中它的優(yōu)越性尤為突出。水面無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)系著水面無人船完成任務的成功與否。為了發(fā)揮水面無人船在實際作業(yè)環(huán)境中的作用,進一步研制具有高性能的航行控制器,基于多方面的問題對水面無人船航行控制器進行了開發(fā)與研究。
　　該水面無人船航

2、行控制器的開發(fā)與研究主要基于DSP技術(shù)、PLC技術(shù)、無線通信技術(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:無人船載系統(tǒng)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)。無人船載系統(tǒng)的開發(fā)與研究是以DSP與PLC為核心,周圍集成了無線通信模塊、速度采集模塊、姿態(tài)采集系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng),上位機監(jiān)控系統(tǒng)由PC機和無線通信模塊構(gòu)成,這樣就實現(xiàn)了對水面無人船的遠程控制和實時監(jiān)測的功能。根據(jù)航行控制器系統(tǒng)的需要本文主要進行了以下研究工作:
　　首先對無人船航行控制

3、器進行了系統(tǒng)構(gòu)建和運動模型分析,建立其三自由度下的數(shù)學模型,并對模型進行了仿真驗證。
　　其次以DSP為運算控制器核心設(shè)計了DSP的電源電路、JTAG接口電路、串口通信電路和AD采樣電路以及對應的程序;以PLC為執(zhí)行控制器核心,設(shè)計了其485接口電路、輸入輸出模塊和頻率轉(zhuǎn)電壓模塊以及對應的程序。并對驅(qū)動控制系統(tǒng)、姿態(tài)采集系統(tǒng)、速度檢測系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)做了研究選型。
　　第三以組態(tài)王軟件設(shè)計了航行控制器的上位機監(jiān)控界面;并以MO

4、DBUS協(xié)議為基礎(chǔ)設(shè)計了DSP與PLC之間的通信程序。通過將所有設(shè)備連接后進行了上位機與下位機之間的系統(tǒng)通信測試,以此驗證了上位機監(jiān)控軟件、DSP與PLC和無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)則進行模糊化處理和模糊推理,然后對模糊推理產(chǎn)生的結(jié)果進行反模糊化處理;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)的半實物仿真平臺。通過PC機和