基于UML的水下机器人运动控制系统研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文基于UML的水下机器人运动控制系统研究姓名：刘紫嫣申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：徐玉如20070101哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要海洋是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地，也是未来人类赖以生存的环境，对人类发展起到至关重要的作用。近年来自主式水下机器人(AU、，)在海洋探测和开发、以及水下智能作业领域得到了广泛的应用，同时各种对水下机器人的研究也迅猛地发展起来。由于水下机器人工作条件恶劣，周围环境复杂多变，所以设计一个可靠的控制系统来保证它安全、准确

2、地工作是至关重要的。本论文主要研究水下机器人关键技术之一的运动控制系统。首先，在水下机器人现有软硬件基础上，采用模块化思想分析了对运动控制系统，建立出水下机器人运动控制体系结构框架；然后，研究系统中各模块功能的划分、实现及相互连接问题；实现系统框架结构中各模块所调用的函数，使水下机器人具有稳定可靠的运动控制能力；最后，对系统的通用性加以分析，以此为基础提出一种水下机器人通用智能体系结构。以往对水下机器人嵌入式控制系统的设计往往采用结构化语言。而结构化方法带来的一个问题是很难将分析视图映射到设计视图上去。数据流模型与代码

3、编写的概念基本上是独立的，一段代码与数据流模型无法准确建立起对应关系，很难判断代码是否真实的实现了分析模型。因此论文采用统一建模语言(u札)对系统结构进行可视化建模，并由UML模型自动生成可执行代码，分析阶段中确定的对象和类在代码中有直接的表现形式，节约了从抽象模型到可执行代码进行手工翻译的时间。本文通过对系统进行需求分析，根据控制系统的数据流图划分出体系结构中不同模块，实现了传感器数据处理、控制算法以及推力分配。将所设计的控制系统进行仿真试验，取得了较好的控制效果，证明系统的合理性和可行性。同时系统的可扩展性、可重用

4、性以及可移植性为以后搭建智能水下机器人通用智能体系结构提供了一些有用的借鉴。关键词：水下机器人(Auv)；体系结构；运动控制；UML哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractOceanisthebaseoftheexploitationofbiology,gnergy,waterandmetaln}sourc骼．Itplaysallimportantroleinthedevelopmentofhumansociety．Inrecent),cars,underwatervehicleispopularinoceandet

5、ectionandunderwateroperation．Researchesonunderwatervehiclehavebeengreatlydeveloped．Owingtounpredictableoperatingenvironmentofunderwatervehicles，itissignificanttodesignthecontrolsystem，whichcanmakeunderwatervehiclesworksafelyandaccurately．Themaincontentofthisthes

6、isistostudythemotioncontrolsystemofAutonomousUnderwaterVehicle(Air)basedonUN几．Thearchitectureofcontrolsystemisdesignedbythemethodofmodularization．田lcfunctionofeachmoduleisdefined,andtheconnectionbetweenthemiSrealized．Inthisdissertation,thegeneralityofthedesi弘edc

7、ontrolsystemisanalyzed,andanewuniversalarchitectureof^Uvispresented．皿”traditionalmethodofdesignembeddedsystemdesignisusingstructurelanguagewhichisdi伍culttoreflecttheanalysisdiagram．Sincethereisnearlyriorelationshipbetweenthedatestreammodelandthecode，UmfiedModeli

8、ngI．盘nguage(UML)andRhapsodytoolsisadoptedtodesignarchitectureofcontrolsystemwithVisualProgrammingMethod．UMLmodelcangeneratetheSOIll'C@codeautomaticallywhichwillreduce