發(fā)布時(shí)間：2021-01-16 05:06

　　隨著各國對海洋的重視,有效的利用和開發(fā)海洋資源,進(jìn)行海洋科研、海洋環(huán)境監(jiān)測、保衛(wèi)國家海洋安全等措施,對于國家的戰(zhàn)略發(fā)展具有重要意義。無人艇作為海上無人系統(tǒng)最為典型的無人智能平臺(tái)系統(tǒng),逐漸引起了各海洋強(qiáng)國重視。無人艇的推進(jìn)系統(tǒng)是其運(yùn)動(dòng)控制的核心部分,其性能的優(yōu)劣嚴(yán)重影響USV航行時(shí)的穩(wěn)定性和操控精度,同時(shí)推進(jìn)系統(tǒng)也是研究動(dòng)力定位、自動(dòng)避碰和航跡跟蹤等問題的基礎(chǔ)。研究無人艇的推進(jìn)系統(tǒng),對于改善無人水面艇本身的操控性、推進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有實(shí)際意義。本文以雙螺旋槳無人艇的推進(jìn)系統(tǒng)為研究對象,以永磁同步電機(jī)為推進(jìn)電機(jī),以直接轉(zhuǎn)矩控制策略為基礎(chǔ)對其進(jìn)行了研究。首先介紹了無人水面艇在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與無人水面艇推進(jìn)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。然后簡單介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與其在不同坐標(biāo)系內(nèi)的數(shù)學(xué)模型。通過分析常規(guī)直接轉(zhuǎn)矩控制固有的不足與該技術(shù)應(yīng)用于推進(jìn)系統(tǒng)存在的特殊性,介紹了一種基于空間電壓矢量調(diào)制的永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),并且建立了相應(yīng)的仿真模型。依據(jù)螺旋槳的負(fù)載特性,搭建了艇槳數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上建立了雙螺旋槳無人艇推進(jìn)系統(tǒng)的仿真模型。同時(shí)針對雙螺旋槳無人艇的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),提出一種適用于... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＰＭＳＭ的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類示意圖??

二者的主要差別在于產(chǎn)生推力時(shí)雙螺旋槳推進(jìn)形式產(chǎn)生的推力是每一側(cè)螺旋槳產(chǎn)??生的推力之和，因此僅需對無人艇的運(yùn)動(dòng)模型作修正處理。單螺旋槳推進(jìn)形式的??艇槳系統(tǒng)的模型框圖如圖４．１所示。??ｎ??＾??ｋ’???Ｔ??？轉(zhuǎn)距系數(shù)一＾螺旋槳產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?？￣￣？??４螺旋槳／??進(jìn)速比＿?＿?；?：??Ｖｐ?＾推力減額、無人艇運(yùn)動(dòng)??Ｍ系數(shù)—？螺旋槳產(chǎn)生推力＾模型??體所受阻?ｖｓ??力模型＜???螺旋槳對水速度＾???圖４．１艇槳運(yùn)動(dòng)模型框圖??Ｆｉｇ．?４．１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈｉｐ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ?ｍｏｄｅｌ??模型的輸入量為螺旋槳的給定轉(zhuǎn)速，等于ＰＭＳＭ的旋轉(zhuǎn)速度。輸出量為螺旋??槳產(chǎn)生的扭矩，該轉(zhuǎn)矩作為負(fù)載轉(zhuǎn)矩送入ＰＭＳＭ的控制系統(tǒng)。ＰＭＳＭ的控制系統(tǒng)??在第２章己經(jīng)作具體討論，此處不作說明。以下將對圖４．１所示的單螺旋槳推進(jìn)形??式的艇槳運(yùn)動(dòng)模型的各個(gè)組成部分的仿真模型作具體說明。??圖４．２所示為依據(jù)螺旋槳數(shù)學(xué)模型建立的螺旋槳仿真模型。輸入為螺旋槳轉(zhuǎn)速??和螺旋槳相對于水的前進(jìn)速度，輸出為螺旋槳產(chǎn)生的推力與螺旋槳負(fù)載轉(zhuǎn)矩。??４１??

圖４．２螺旋槳仿真模型??Ｆｉｇ．?４．２?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ?ｍｏｄｅｌ??圖４．３所示為艇體所受總阻力的仿真模型，其中包含摩擦阻力的仿真模型與剩??余阻力的仿真模型。??２?５??＾Ｌｗｌ???１／２???＾??Ｌｗｌ１?Ｃｆ?；?Ｕｌ?Ｌ＿??ｒｒｔ?ｗ??Ｖｓ?ｉ—丨叫?’??？?—?？?Ｘ?????Ｃｆ???????＾?????１０２５???????３?ｈ?．?，??４ｒ?ｒ＊ＬＪ?Ｌ??Ｕｕ）????１?Ｒｒ??心?ｊ?「？＊?，（ｕ，?－］??＾?—＜ｄ??ｋｓ????�。�？?＋??０．３５??＾???｜?Ｉ???？?Ａｄｄ１??ｄ?????＾??？?ｖｓ?ｃｒ??＾??ｌｌｉ?＇￣???Ｌ—Ｊ?Ｉ?？?Ｘ?ｌ＿ｊ?ｆ（ｕ）?Ｕ＾ｌｔａＲｒ??Ｂ?＿？??????ｗ??？?ｄｅｌｔａ?Ｒｒ??０．６８????………??？??一?Ｃｂ?；????回?Ｉ??Ｌｗ１２??圖４．３艇體所受總阻力計(jì)算模型??Ｆｉｇ．?４．３?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ａｃｔｉｎｇ?ｏｎ?ＵＳＶ??圖４．４所示為依據(jù)無人艇運(yùn)動(dòng)方程建立的仿真模型。輸入為螺旋槳產(chǎn)生的推力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]水面無人艇運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 田勇.大連海事大學(xué) 2016
[4]基于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略研究[D]. 曹林柏.大連海事大學(xué) 2016
[5]無人艇建模及操縱運(yùn)動(dòng)仿真的研究[D]. 黃西密.大連海事大學(xué) 2015
[6]基于DSP的永磁同步電機(jī)SVM-DTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張智.武漢理工大學(xué) 2014
[7]永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制及其改進(jìn)算法研究[D]. 劉又清.西安電子科技大學(xué) 2014
[8]船用永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真研究[D]. 池飛飛.武漢理工大學(xué) 2013
[9]基于模糊空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究[D]. 張廣遠(yuǎn).大連交通大學(xué) 2012
[10]吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)的建模與仿真[D]. 楊江.武漢理工大學(xué) 2011



本文編號：2980206