有缆遥控水下机器人控制系统研制与智能控制研究

发布时间：2024-04-11 23:46

　　有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)在广泛应用于海洋和其它水下领域的同时,面临着日益增长的自动化和智能化需求。本文结合江苏高校高技术船舶协同创新中心2016年科研项目,参与研制了一款观察型有缆遥控水下机器人样机,并对有缆遥控水下机器人的人机协作和智能控制等进行研究。首先,根据国内外研究现状和项目需求,设计了有缆遥控水下机器人的系统架构,实现了有缆遥控水下机器人样机的结构设计。有缆遥控水下机器人系统架构包括空间视图、时间视图、用户视图、情景视图、需求视图和控制视图,每个视图从各自的视角来认识和分析有缆遥控水下机器人系统。有缆遥控水下机器人系统包括用户、核心系统、扩展系统、开发系统和服务系统。有缆遥控水下机器人样机包括控制与操作箱、电源与通信柜、绞车和水下本体,以及传输线缆。其次,在有缆遥控水下机器人样机的基础上,设计和研制了有缆遥控水下机器人控制系统。分析了控制主体、控制流、设计目的和设计流程,实现了控制系统的硬件设计和软件设计。着重介绍了用户操作软件的设计,用户操作软件包括通信层、数据层、控制层、核心层、服务层和交互层。然后,研究了有缆遥控水...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 ROV发展和应用现状
        1.2.1 国外ROV发展和应用现状
        1.2.2 国内ROV发展和应用现状
        1.2.3 ROV的智能化趋势
    1.3 ROV智能控制研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 ROV系统架构与结构设计
    2.1 引言
    2.2 ROV系统架构
        2.2.1 ROV体系结构
        2.2.2 ROV系统架构
        2.2.3 空间视图
        2.2.4 时间视图
        2.2.5 用户视图
        2.2.6 情景视图
        2.2.7 需求视图
        2.2.8 控制视图
    2.3 ROV样机结构设计
        2.3.1 控制与操作箱
        2.3.2 电源与通信柜
        2.3.3 绞车与光电混合缆
        2.3.4 水下本体
    2.4 本章小结
第3章 ROV控制系统研制
    3.1 引言
    3.2 控制主体与控制流
        3.2.1 控制主体
        3.2.2 控制与操作箱的控制流
        3.2.3 电源与通信柜的控制流
        3.2.4 水下本体的控制流
        3.2.5 简化的系统控制流
    3.3 设计目的与设计流程
        3.3.1 控制系统设计目的
        3.3.2 控制系统设计流程
    3.4 控制硬件设计
    3.5 控制软件设计
        3.5.1 软件开发环境
        3.5.2 工控机控制软件设计
        3.5.3 Arduino控制程序设计
        3.5.4 主控制板控制软件设计
        3.5.5 从控制板控制程序设计
    3.6 隐含的智能控制系统
    3.7 本章小结
第4章 ROV人机协作智能控制
    4.1 引言
    4.2 人机交互与人机协作
        4.2.1 “人-机-机-环境”交互
        4.2.2 控制与操作箱的交互角色
        4.2.3 人机协作
    4.3 自适应神经模糊推理系统设计
        4.3.1 经典ANFIS
        4.3.2 ANFIS实现
    4.4 ANFIS推理框架的应用
        4.4.1 操作意图识别
        4.4.2 姿态异常诊断
    4.5 本章小结
第5章 ROV调试与实验
    5.1 引言
    5.2 从单元模块调试到系统联调
        5.2.1 硬件单元测试
        5.2.2 软件单元调试
        5.2.3 系统联调
    5.3 从仿真实验到远程控制
        5.3.1 仿真实验
        5.3.2 遥控控制
        5.3.3 远程控制
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果
致谢
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本文编号：3951329