太阳能自主航行增氧船的设计与研究

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1、：密级：分类号ＵＤＣ：单位代码：Ｓ徼工处大学硕士学位论文论文题目：太阳能自主航行增氧船的设计与研究１４２０９０１５３．学号１：作者：陈永泽专业名称：机械工程２０１７年５月１６日独创性说明木＼）別叫：所夂的论文坫我个人允导帅指导行的矾宂「作及场ｍ研知及Ｉ尽我所知，除ｒ文屮特別加以标注和致谢的地方外，论文中、４也＾０〔他人己羚发衣或撰４的研宂成果，也不乜贪处获得安徽１：丨１（人孕或构賴川淑川过丨：：Ｉ料ｊ成ｗ＾ｉｗ作，＜所ｆ训勺以Ｙ！：沦ｔ屮做ｒ叫确的说叫仆厶］／亂ｌｖ签＆：丨期丨ｉｉ一

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3、能刚单位：机械工程学院协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2017年3月5日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002摘要摘要本文在分析当前无人艇和增氧机发展现状的基础上，设计了一种可自主航行的太阳能增氧船，该型增氧船不仅可以增大单体增氧机的增氧范围，而且可以改善水体环境。太阳能电池板的使用解决了该型增氧船用电不便利的问题并且节能、环保和节约成本。根据设计的增氧船所要完成的功能进行相关电子模块的选择和设置，其中主要对RaspberryPi控制模块的串口和GPS导航模块的频率及波特率等进行设置。接着通过实际检测各个模块的性能和使用要求。研究的太阳能自主航行增氧船与传

4、统机械式增氧机的作业方式不同，该型增氧船可以自主导航增氧，因此太阳能自主航行增氧船的结构设计关系到该型增氧船能否提供足够的浮力，选择的电机能否提供足够的扭矩等。该型太阳能自主航行增氧船以双体船为船体，以水车式增氧机作为增氧装置及驱动装置。研究的无人艇按规定航迹巡航制导算法为太阳能自主航行增氧船的研究奠定控制基础。为了实现无人艇按规定航迹巡航，先对GPS采集到的数据进行提取和分析并且将经纬度坐标通过墨卡托投影转换成直角坐标，则根据航行水域环境可直接规划航行路径。根据设计要求提出了适合本文无人艇的直线制导算法和转弯制导算法。基于无人艇按规定航迹巡航制导算法研究的基础，提出适合本

5、文设计的太阳能自主航行增氧船的两种控制算法。控制算法一：漫巡航增氧即太阳能自主航行增氧船的航行不需要规划航迹且检测到障碍物可转向，具体的运动方式为：增氧船能沿着某一方向保持直线行驶且遇到障碍物转弯，转弯完成后再沿着某一方向直线行驶；控制算法二：太阳能自主航行增氧船按规定航迹巡航增氧。最后本文以设计的增氧船为原型组建了一艘增氧样船，该增氧样船在控制算法下能够实现自主航行。设计的增氧船虽然实现了自主航行控制的要求同时也能够体现出增氧的功能，但是该型增氧船在小水域中明轮转速改变较频繁，因此在小水域中增氧效果相对大水域较弱。针对小水域增氧效果减弱问题，设计了一种通过舵机控制航向的舵

6、机增氧船，该型增氧船的明轮转速始终保持最大转速来保证增氧效果。关键词：无人艇，GPS导航，太阳能自主航行增氧船，制导算法I太阳能自主航行增氧船的设计与研究AbstractInthispaper,akindofsolarautomaticnavigationaeratingvesselwasdesignedbasedonthedevelopmentsituationofunmannedsurfacevehicleandaerator,theaeratingvesselcannotonlyenlargeaeratingrangeofaeratorbutalsoimprovewa

7、terquality.Usingsolarpanelsolvedtheproblemoftheaerator’sinconvenientofusingelectricity,besides,itismoreenergy-saving,environmentalprotectionandreducingcosts.Thispapercarriedontherelevantchoiceandsettingofelectronicmodules.ThispapermainlysetserialportofRaspberr