无人水面艇的推进与操纵控制研究硕士学位论文

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1、学校代码：10254密级：论文编号：上海海事大学SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：无人水面艇的推进与操纵控制研究学科专业：检测技术与自动化装置作者姓名：阳艳武指导教师：沈爱弟王建华完成日期：二О一О年六月上海海事大学硕士学位论文论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。

2、作者签名：日期：论文使用授权声明本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：VII上海海事大学硕士学位论文摘要无人水面艇是一种小型的水面机器人载体，可根据不同任务而搭载不同的仪器；可进入到大型船舶无法到达的水域执行紧急救助、浅水域测量和勘查、水文地理和海洋研究、港口安全、航道定期监视游弋、采集和传输实时监测或侦察到的数据等任务，具有实用价

3、值高、执行任务灵活性好的特点。本文对一个双桨无舵结构无人水面艇的推进与操纵问题进行了研究，主要工作是对小艇航行时的推进力和阻力做了分析，在六自由度运动学方程的基础上进行条件假定，用MMG建模方法建立了无人水面艇的三自由度水面运动方程，根据其双桨无舵推进的特点以及操纵原理引用等价舵效对无人水面艇的操纵进行了研究，利用Matlab构建了小艇的仿真模型，对其进行了操纵运动试验仿真，在水池中和近海水域对小艇进行了推进和操纵性能测试，结合仿真结果和实际试验结果对无人水面艇的推进和操纵性能进行了分析。本论文共分六章，第一章介绍了课题的研究意义、

4、无人水面艇的国内外研究现状、在研究中所面临的主要问题以及研究领域用到的关键技术等，并对本论文的研究内容做了概括；第二章介绍了无人水面艇的物理结构组成与控制系统组成，根据前人研究的成果，建立了小艇的三自由度运动方程，且对其进行了简化；第三章介绍了常见的推进装置、推进器以及螺旋桨的不同形式，对小艇的推进力和力矩进行了分析,同时对无人水面艇的推进方式进行了探讨；第四章介绍了摇荡对小艇的影响以及无人水面艇操纵性能指标，对照常规有舵船舶操纵利用转速差控制等价舵控制的原理探讨了固定双桨无舵小艇的操纵问题；第五章利用Matlab构建了小艇的仿真模

5、型，对其进行了操纵仿真，在水池内以及近海水域对该艇进行了推进和操纵性能测试，并对仿真结果和实际试验结果做了分析；第六章对本文的研究内容进行了总结以及对课题的未来做了展望。关键词：无人水面艇，MMG，推进操纵，Matlab仿真，等价舵效VII上海海事大学硕士学位论文ABSTRACTUnmannedSurfaceVehicle(USV)isasmallrobotcarriers,whichalwayscarriesspecificequipmenttoexecutemissionsaccordingtodistinctivecircum

6、stance.Itcanenterintotheareawherelargeshipsmaynotarrivetoaccomplishassignmentssuchasfirstaidservice,shallowwatersmeasurementandexploration,hydrographyandmarineresearch,portsecurity,channelregularlymonitorcruising,collectionandtransmissionofreal-timemonitoringdataorsurv

7、eillancedata.USVhasthecharacteristicofhighpracticalvalue,anditcanalsogeterrandcompletedflexibly.ThisdissertationfocusesonpropulsionandmaneuveringaboutaparticularUSV,thathasnorudderandtwopropellers.Themainworkisasfollows,propulsiveforceandresistantforcethataresubjectedd

8、uringnavigationareanalyzed.Onthebasisofsixdegreesoffreedommaneuveringequation,threedegreesoffreedommaneuveringequatio