基于tcp%2fip的多节点控制系统研究

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1、统研究DesignofTCP／IPMulti-·nodeControlSystem学科专业：精密仪器及机械研究生：曹庆松指导教师：曾周末教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一零年六月一苓一苓，牛六月II}}警一◆I卜．㈠∥■卜卜I■●一独创性声明㈣㈣IIf『J舢川删洲ffIf『ⅢY1873190⋯’本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论

2、文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：嘈糸松签字日期．7。户年∥月／7日●学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解基连盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有苯数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：音客该签字日期：多。／。年厂月／7日导师签名：签字日期：≯1·年‘月，j91日◆p—i叠▲■西器人是完控制系统主要包括如下功能模块：导航、数据采集、运动控制、避障、能

3、源管理、故障检测、应急处理等。此外，根据水下机器人使命的不同，还需要搭载其它的传感器，如：深度测量、GPS、无线电、各种声纳等【l】，因此，采用多节点控制系统是水下机器人的必然选择。本文在分析了目前常用的三种多节点控制系统的结构与特点的基础上，提出了一种基于TCP／IP的多节点控制系统设计方法，并将其应用于水下机器人中。该控制系统采用基于PCI04总线的工业控制计算机作为节点控制模块，利用以太网广播方式实现节点单元间的数据通信和数据交换。本文设计的多节点控制系统利用了先进的计算机硬件和软件技术以及网络技术，很大程度上降低了控制系统的设计难度和成本。本文主要进行了以

4、下几方面的工作：1．详细介绍了目前常用的三种多节点控制系统，分析了它们各自的结构和功能特点，提出了一种基于TCP／IP的多节点控制系统的设计方法：2．针对本文提出的基于TCP／IP的多节点控制系统的总体结构，进行了系统的分析和研究；3．针对AUV控制系统的功能需求和基于TCP／IP的多节点控制系统的结构特点，本文对控制系统的节点单元进行了设计；4．详细分析了AUV的功能需求和控制系统的结构、功能特点，分别针对主控单元和节点单元的功能需求，设计了相应的应用程序：5．为了保证本文设计的基于TCP／IP的多节点控制系统在数据通信和数据交换方面具备AUV控制系统要求的可靠

5、性和稳定性，本文针对串口通信和节点间数据交换进行了测试实验，实验结果表明本文设计的控制系统在数据通信和数据交换方面具备很高的可靠性和稳定性。关键词：TCP／IP多节点控制系统PCI04AUV以太网广播STRACTtoexploretheoceanfillly．Theunderwaterrobotofthebestwaysthathumanexploretheocean．Abasiccontrolsystemoftheautonomousunderwatervehicleincludesthefollowingmodules：navigation,dataacqui

6、sition,motioncontrol,obstacleavoidance，energymanagement，faultdetection,emergencytreatment．Moreover,accordingtothedifferentmission,theunderwaterrobotalsoneedstOCalTyothersensors，suchas：depthmeasurement，GPS，radio，allkindsofsonar[11，therefore，multi-nodecontrolsystemisnecessaryfortheauton

7、omousunderwatervehicle．Afteranalyzingofthestructureandcharacteristicsofthethreecommonmulti—nodecontrolsystem,adesignmethodofmulti-nodecontrolsystembasedonTCP／IPispresented,whichwillbeappfiedtounderwaterrobot．Inthecontrolsystem,theindustrialcontrolcomputerbasedonPC104busisusedforthecon

8、troln