无人驾驶船舶运动模型仿真设计开题报告

 2021-11-10 11:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

伴随着海洋开发活动的加强,海上航运和生产活动的日益繁忙,运输安全问题、海洋污染问题等一系列问题也日益突出,而目前我国的船舶装备根本无法做到在高海况下开展救援工作及其他应急措施,也就相对制约了我国海洋业务的发展。

通过人工智能技术的应用可提升智能船舶的识别能力与处理能力,使其具备类似于人的自主驾驶能力,这也是智能船舶发展的终极目标——无人驾驶船舶。随着物联网、大数据、云计算等新兴理念与技术的爆发式发展,为无人驾驶技术的发展提供了强大的动力,开发无人艇(unmanned surface vehicles, usv)也已经成为了一种发展趋势。

在过去的几年我国智能船舶的研究中,形成了《智能船舶规范》、《无人货物运输船技术要求》和《智能集成平台检验指南》等系列技术文件。而在最近,工业和信息化部、交通运输部、国防科工局联合颁布《智能船舶发展行动计划(2019-2021 年)》,无人船舶已被列为重点发展对象,这些都足以表现其重要的研究价值和意义。

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2. 研究的基本内容与方案

从《行动计划》的线路图不难看出,突破智能船舶的基础共性技术和关键核心技术,提升船舶总体、动力、感知、通信、控制、人工智能等集成创新能力是无人船发展的重点。因此本次设计主要是研究欠驱动水下机器人(auvs)在恒定未知海流和参数化建模不确定性条件下的航向跟踪问题,对无人船的运动学及动力学模型进行建模,建立一定的数学模型进行仿真实验。

在此基础上,可以提出一种非线性自适应控制器,该控制器沿惯性参考系中由期望位置(x,y)组成的一系列路径点引导水下机器人,然后在最终目标点处进行船舶定位。 首先在已知海流扰动的情况下,从运动学的角度推导出控制器。 然后设计了电流指数观测器,分析了闭环系统轨迹的收敛性。 最后,利用积分反推和李雅普诺夫方法将运动学控制器扩展到动态情况,处理模型参数的不确定性。 给出并讨论该欠驱动自主水下航行器动力学模型的仿真结果。

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3. 研究计划与安排

第1—3周:(1).查阅相关文献,进行专业知识的总结及梳理。(2).了解无人船的船型、内部结构、制造方式、所使用的材质等,弄清楚其与传统船舶以及无人机、无人车的区别。(3).了解无人船的信息流程及其实现原理。(4).建立相关仿真模型。(5)了解并选择相关的信息收集装置,包括传感及监控,设置观测器.;

第4—6周:(1).进一步收集资料和数据,并进行整理和分析,通过数据分析改进相关参数系统,完善模型。(2).完成对无人船的运动学及动力学模型的建模,根据相关文献知识和导师指导,完成仿真实验的分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

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