毕业设计中期检查汇报提纲.docVIP

航海学院 ROV控制系统设计与仿真 专业名称 自动化 班 级 学生姓名 高小斌 指导教师 刘卫东 研究背景和意义（选题来源、选题依据、理论价值或工程应用前景）： 一、研究背景： 自上世纪90年代以来，水下机器人（ROV）在海洋科学考察和军事领域得到了非常广泛的应用。ROV的功能多种多样，不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海事、石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域，主要应用于无人，大范围以及长时间的水下环境监测。而ROV的控制系统正是它能否完成各种任务的关键，通过对控制系统的仿真，从而得到最好的控制性能，优化控制性能。开发友好的控制界面对控制系统是必不可少的。 二、选题来源： “ROV航行控制软件开发”科研项目。该项目的主要任务是开发上位机控制界面，ROV本位机程序的开发。 三、选题依据： 由于在探测技术、工艺水平、导航与定位等技术上与国外存在较大差距以 及国内需求较 少, 国产ROV 数量少，技术落后。国内 ROV 用户绝大部分使用进口产品, 不仅价格高、 配套服务难, 而且有些产品并不适合中国海区的使用特点, 机动性、 抗流能力及作业能力都显不足。因此, 随着 我国海洋开发事业的发展和不断 增长的市场 需求, 开发研制 适合我国使用需求的 ROV 就显得十分必要和紧迫。本课题有较高的理论意义和实用价值。 四、工程应用前景 我国的深海探测的不断发展和我国对海洋利益的不断重视，ROV扮演着越来越重要的角色，而我国的ROV的发展相对落后，生产厂家较少，ROV有非常好的应用前景，能够用在海洋考察的方方面面。 研究内容和技术指标（指导教师要求的研究内容和具体技术指标） 一、研究内容 （1）ROV航向控制系统设计与仿真； （2）ROV深度/高度控制系统设计与仿真； （3）ROV航行方向、航行深度/高度操纵控制仿真。 二、主要技术指标 （1）ROV航向控制系统控制精度≤±5°； （2）ROV航行深度/高度控制系统控制精度≤±0.5米。 研究工作进展情况（是否按计划进度进行？完成了哪些工作？采用了什么方法？解决了哪些关键技术问题？本部分需重点阐述） 一、ROV总体硬件结构 ROV总体结构主要包括PLC硬操作模板、上位计算机、ROV本体计算机。上位计算机为工控计算机，本位计算机为PC104嵌入式计算机。本位计算机接受上位计算机传来的命令，执行相应的控制操作，同时本位计算机实时采集智能设备发来的测量参数，进行相关的运算处理，实现对ROV的航行控制，并将ROV运行状态实时回传到上位计算机，实时监控ROV的运行状态。 总体结构如图所示 二、ROV控制系统的需求 ROV控制系统需要以下硬件： 罗经：用于测量ROV到海底的航向角，俯仰角，横滚角； 高度计 ：测量ROV的高度信息； 深度计：测量ROV的深度信息； DVL ：用于测量ROV的前向速率和侧向速率信息。 云台：安装摄像机。 PC104：ROV本位计算机 三、推进系统仿真模型 1、航向控制回路结构 航向控制系统的功能就是控制ROV的航向角，航向控制回路采用罗经作为反馈传感器，以罗经测出的实际航向角和设定的航向角的偏差e(t)=r(t)-y(t)作为输入，用PID控制，PID输出的是控制电机的电压u(t),电机输出的推力经过分配以后，作用于水下机器人，使他保持预定的航向。结构图如图： 航向控制时四个电机的推力分配： 通过控制电机的方向，控制合力的方向，从而控制ROV的前进，后退，左转，右转。 PID simulink仿真结构图 ＰＩＤ控制时的仿真结果： ROV控制系统上位机界面 定向设置时的按钮控件处理流程图举例： 下一步研究计划（还有哪些技术问题需要解决？计划怎样解决？） 1、进一步完善上位机界面VB的编程；使见面更加友好，更加人性化，程序更加可靠； 2、将上位机和下位机用以太网连在一起，进行调试； 3、将上位机和PLC连在一起，编写上位机和PLC的通信协议； 4、完成毕业论文，进行毕业答辩。 存在的困难或技术难题 1、航向控制时四个电机的推力分配。 2、PID参数的整定。 2013年5 月 16日 11