本文關鍵詞：面向移動觀測的小型AUV“玄武-1”的設計和制作

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【摘要】：認識海洋、開發(fā)海洋是現(xiàn)今國際上的熱點話題。為了獲取海洋數(shù)據(jù),需要強有力的技術保障。衛(wèi)星遙感、科考船、浮標、水下機器人、海底觀測網(wǎng)絡等技術手段都在海底探測活動中得到了廣泛的應用。其中,海底觀測網(wǎng)絡是一種日趨成熟的,能夠實現(xiàn)全天候觀測的固定平臺；自主水下航行器是一種重要的移動式大范圍觀測設備。二者的結合能充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢,不僅實現(xiàn)了固定式觀測網(wǎng)向移動式的延伸,而且提高了自主水下航行器的水下持續(xù)作業(yè)時間和數(shù)據(jù)傳輸效率。本論文詳細論述了“玄武-1”號自主水下航行器的設計制作流程和技術細節(jié)。這是一種面向移動觀測的小型自主水下航行器,以浙江大學海底觀測網(wǎng)絡為基礎,在海底觀測網(wǎng)絡末端節(jié)點設置對接基站,通過和該基站的對接實現(xiàn)無線電能傳輸和數(shù)據(jù)交換。為了達到面向移動觀測的自主水下航行器的設計要求,本論文主要進行“玄武-1”的原型機設計和測試,提出了一種小型化、模塊化、可對接、開架式的AUV原型。本論文主要任務包括“玄武-1”的整體功能設計、結構和外形設計、系統(tǒng)硬件設計、數(shù)學模型建立、系統(tǒng)總成和測試�；谝陨瞎ぷ骰A,本設計為無線充電技術的實現(xiàn)、組合導航定位系統(tǒng)的測試以及水下聲吶試驗提供了可靠的載體。
【關鍵詞】：移動觀測 小型自主水下航行器 模塊化設計 數(shù)學模型
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論10-19
• 1.1 項目研究背景10
• 1.2 水下航行器概述10-12
• 1.3 小型自主水下航行器(AUV)及其對接系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 國外小型AUV及其對接系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 國內(nèi)小型AUV及其對接系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本論文的研究意義及研究目標16-19
• 1.4.1 本論文的研究意義16-17
• 1.4.2 本論文的研究內(nèi)容17-19
• 2 可對接式小型自主水下航行器系統(tǒng)的總體結構設計19-35
• 2.1 系統(tǒng)總體設計流程和主體功能設計19-21
• 2.1.1 航行器的總體設計流程19-20
• 2.1.2 航行器的任務需求和性能指標20-21
• 2.2 整體布局和框架的設計21-24
• 2.2.1 整體布局的設計和分析21-23
• 2.2.2 框架和導流罩的設計23-24
• 2.3 推進器的布局分析和設計24-26
• 2.4 水密艙的設計和分析26-28
• 2.4.1 水密艙的內(nèi)部設備支架和殼體設計26-28
• 2.4.2 水密艙的端蓋及其密封結構設計28
• 2.5 重心與浮心的分析和計算28-32
• 2.5.1 重心(質(zhì)心)的計算29-30
• 2.5.2 浮心的計算30-31
• 2.5.3 浮力材料的設計和計算31-32
• 2.6 整體水動影響分析32-33
• 2.7 對接基站(DOCK)的需求分析和功能設計33-34
• 2.8 本章小結34-35
• 3 基于ARM處理器的控制系統(tǒng)設計35-50
• 3.1 控制系統(tǒng)的整體硬件結構設計36-37
• 3.2 主控芯片和開發(fā)板37-38
• 3.2.1 ARM芯片的介紹37
• 3.2.2 mini2440開發(fā)板的介紹37-38
• 3.3 電機控制和驅動系統(tǒng)38-43
• 3.3.1 無刷直流電機簡介38-39
• 3.3.2 無刷直流電機驅動器的原理39-40
• 3.3.3 無刷直流電機驅動器的選型40-43
• 3.4 導航系統(tǒng)的設計43-46
• 3.4.1 設計思路及系統(tǒng)框圖43-44
• 3.4.2 AHRS的工作原理44-45
• 3.4.3 GPS模塊工作原理45-46
• 3.4.4 深度計的使用46
• 3.5 溫濕度檢測模塊46-47
• 3.6 攝像頭的接入47-48
• 3.7 電源及轉換電路48-49
• 3.8 本章小結49-50
• 4 “玄武-1”的數(shù)學模型的建立50-64
• 4.1 坐標系和坐標轉換50-53
• 4.1.1 坐標系的建立50-51
• 4.1.2 不同坐標系之間的參數(shù)轉換51-53
• 4.2 AUV的運動表達式53-57
• 4.2.1 水平面運動53-54
• 4.2.2 垂直面運動54-55
• 4.2.3 合力作用下的空間運動55-57
• 4.3 AUV的動力學模型57-63
• 4.3.1 AUV的水動力分析57-59
• 4.3.2 AUV受到的浮力和重力59-60
• 4.3.3 AUV的空間運動方程60-63
• 4.4 本章小結63-64
• 5 性能分析與試驗64-71
• 5.1 “玄武-1”的性能仿真64-67
• 5.1.1 流體性能仿真64
• 5.1.2 水密艙的耐壓分析和仿真64-65
• 5.1.3 關鍵器件的散熱分析和仿真65-67
• 5.2 運動仿真67-70
• 5.2.1 水動力系數(shù)的獲得67-69
• 5.2.2 本體的運動仿真69-70
• 5.3 模塊調(diào)試和試驗70-71
• 6 總結與展望71-73
• 6.1 總結71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-78
• 作者簡歷78

【參考文獻】

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本文編號：824053