自主水下航行器内部通讯总线设计

设计了基于CAN、RS422/232通信协议的AUV内部通讯总线系统,系统使用的中央控制单元通信板具有模块化、可配置性强等特点,满足AUV系统对其内部通讯总线的开放性要求;自主水下航行器由若干个执行机构组成,对应于不同的CAN总线节点,用CAN总线构成分布式控制系统取代集中式控制系统,从而实现实时通信,试验结果表明,该总线结构可使AUV系统的通信电缆得到有效精简,并使AUV系统获得较好的通信性能。     

水下无人航行器运动控制技术探讨

运动控制技术是水下无人航行器完成作业任务的关键技术之一。首先介绍了国内外关于航行器的运动控制技术发展概况,接着对影响航行器动态控制性能的因素进行分析,最后提出了一种适合欠驱动航行器水下运动的控制方法。     

基于主从同步的欠驱动AUV与移动平台水下对接控制

许多应用场合要求水下自主航行器(AUV)与水下移动平台对接来实现能源补充和信息交换功能。针对欠驱动AUV与移动平台的水下对接问题,采用主从式同步跟踪策略,提出AUV接收目标的状态信息并控制自身位置与目标保持一致的控制方法,从而将AUV水下对接的问题转化为AUV与移动目标保持同步运动的问题。在给出移动目标和AUV的水平面线性化动力学模型基础上,设计了在常值海流影响下,欠驱动AUV同步跟踪由卡尔曼算法估计的目标运动轨迹的滑模控制器。使用Lyapunov稳定性理论证明了离散滑模控制器的稳定性,并使用仿真实验验证该控制方案的有效性。     

多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法

针对多自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,研究多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法。构建基于灰色预测的轨迹精准跟踪控制模型,利用灰色预测模型预测航行器航向角,构建一元多项式回归模型,拟合航行器初始航向角同预测航向角间的残差,优化灰色预测模型,提升航行器航向角预测精度。将航向角预测结果代入PID控制器内,通过计算航向角控制率确定位置误差、速度误差与加速度误差,通过控制上述误差实现航行器轨迹准确跟踪控制。实验结果显示该方法可在航行器不同运动特性下准确跟踪轨迹,并具有较好的控制效果。     

多矢量推进水下航行器深度分组控制数学建模分析

传统水下航行器控制模型分析算法缺少对矢量动力参数的模型分析计算逻辑,因此造成控制模型分组参量关系分析不足,导致水下航行器控制动力输出量出现偏差的问题。因此,提出多矢量推进水下航行器深度分组控制数学建模分析。通过引入非线性适量运动算法,对水下航行器矢量推进下的运动进行数学模型建立分析;得到运动参数后,引入动力分组控制算法,根据计算得到的运动参数,对水下航行器进行深度分组控制模型的建立计算,从而得到准确的控制参量。最后,通过设计的仿真实验对上述分析结果进行准确性验证,证明提出方法的可行性。     

基于CAN总线的水下航行器分布式控制系统的研究与设计

论文将介绍一种应用于水下航行器的分布式控制系统的设计方法,该系统由中央控制单元、通讯部分和分布式控制器组成,具有连线简单、扩充方便、通讯稳定可靠、控制实时性高等特点.并对分布式控制器的硬件电路设计和控制软件作了阐述,该控制系统已应用于某大型水下航行器中,控制效果良好.     

无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究

由于水下环境的复杂性及无人水下航行器自身特点,对其实施实时高效控制需处理大量数据。文章采用CAN总线对UUV控制系统通信网络进行设计和分析,讨论了CAN总线网络数据帧在系统中的具体应用设计和传输参数设置,并使用CANoe仿真软件对所设计的UUV控制系统CAN网络进行了仿真,通过仿真验证了UUV控制系统CAN网络通信设计的正确性。该方法应用于UUV控制系统通信网络设计,将有效提高UUV系统控制性能和特征模拟性能。     

无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证

针对传统采用RS422通信的集中式管理中心任务过重、可靠性差、抗干扰能力差等缺点,设计开发一种基于CAN总线的无人水下航行器分布式控制系统。与传统的集中式控制系统相比,该控制系统可以更容易地接入功能模块且无须对现有硬件进行重新设计,具有很好的可扩展性,并充分考虑了该航行器的安全性及可靠性问题。首先,给出分布式控制系统的构建方案,再针对核心PC104控制管理中心给出主要控制模型方法,随后通过建立空间运动方程,完成对控制系统的模型建设和控制器软硬件设计工作,并通过实验室数字仿真和半实物仿真进行验证。结果表明,该控制系统具有性能稳定、传输效率高等特点,能够满足无人水下航行器的使用要求。     

燃气轮机分布式控制系统智能电子接口单元研究

针对燃气轮机分布式控制的复杂性和高可靠性,提出了一种以ARM微处理器为核心基于CAN总线技术的智能电子接口单元。该电子接口单元包含两条CAN总线通讯线路,互为监控备份,可靠性大为提高。测试表明,该智能电子接口单元能很好的完成燃气轮机分布式控制中的通讯任务,线路故障时能准确及时切换并报警。     

基于CAN总线分布式伺服系统研究

为了满足伺服系统多轴化控制和分布式驱动需要,根据CAN总线互连节点规模数量,介绍了2种CAN总线分布式伺服控制方案,设计出标准伺服控制模块和双路CAN总线接口,并分析CAN总线数据协议及传输实时性,通过试验表明CAN总线分布式控制满足性能要求,可以应用于舰炮伺服控制系统。