水上環(huán)境監(jiān)測中的移動平臺控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著海上石油運輸業(yè)規(guī)模的擴大和石油勘測設(shè)備的老化，海上溢油污染的發(fā)生風(fēng)險越來越高。實施對海上溢油的監(jiān)測、識別、報警、處理等成為世界各沿海國家十分重視的研究課題。海上溢油監(jiān)測一般采用固定監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和移動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。本課題主要針對水面移動監(jiān)測中監(jiān)測設(shè)備的搭載移動平臺進行研究。主要工作涉及:硬件控制系統(tǒng)設(shè)計、移動平臺運動模型分析和控制算法設(shè)計。
　　本文對移動平臺進行了理論分析:基于剛體動力學(xué)建立了移動平臺的數(shù)學(xué)模型。通過泰勒展開保留一階小

2、量等方法得到移動平臺的線性化數(shù)學(xué)模型;并設(shè)計滑?？刂破鲗崿F(xiàn)移動平臺的路徑跟蹤控制;設(shè)計模糊控制器實現(xiàn)避碰控制。
　　本課題選用船型搭載平臺，并根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)計硬件控制系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)主要包括:運動控制模塊實現(xiàn)船體主驅(qū)動電機控制和舵機控制;運動參數(shù)檢測模塊實現(xiàn)對舵角、電機轉(zhuǎn)速、船體姿態(tài)的數(shù)據(jù)采集控制;無線通信模塊實現(xiàn)運動參數(shù)以及控制信號的傳輸;避碰模塊實現(xiàn)超聲波對移動平臺前方障礙物距離的檢測，并通過改變舵角，實現(xiàn)避碰功能;顯示模塊實現(xiàn)

3、在線數(shù)據(jù)實時顯示;GPS定位模塊實現(xiàn)移動平臺的位置信息測量。設(shè)計遙控器切換功能的PCB電路板，實現(xiàn)遙控器控制與主控制器控制的切換，增加移動平臺系統(tǒng)的安全性?？刂葡到y(tǒng)的控制器核心采用STM32F103，實現(xiàn)了對以上各功能模塊協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制。
　　本文在應(yīng)用需求分析的基礎(chǔ)上，從整體上設(shè)計了硬件控制系統(tǒng)，并完成了電路的設(shè)計及PCB制作，編程實現(xiàn)了各模塊的功能，滿足了水上移動監(jiān)測平臺的應(yīng)用需求。利用MATLAB及Simulink對上述算法進