水面无人艇快速性与操纵性远程实验室初步设计研究(附件)【字数：19359】
摘 要摘 要水面无人艇是自航于水面的自动化、智能化、机械化的平台。近年来，随着国家智能化水平的发展，水面无人艇的研制和发展受到了业内专业领域的极大的关注。尤其是对水面无人艇的快速性与操纵性方面的远程实验室控制与监控反馈系统方面，是其重中之重。随着通信技术、人工智能等新型理念技术的兴起，科学领域开始加强无人船艇行业的研究的专业性与严谨性。在未来，无人船艇的卓越兴起将会带来航运业的革命，改变航运业的形态。本文简述了近几年来国内外水面无人艇领域的发展与应用现状、无人艇快速性与操纵性研究现状以及远程实验室实时监控与反馈系统的应用。此外，通过母型船改进法设计了一条双体船模，完成了模型的设计与制作、推进系统及操纵系统的设计与安装，采用PAC对艇模进行智能控制，完成了无人艇（usv）回转实验、Z型操纵试验、直线航向稳定以及惯性冲程实验，最后，基于遗传算法的系统辨识原理，完成了对船模快速性与操纵性整体系统辨识后的最优化数学模型选定，实现了无人艇远程实验室的监控和反馈功能。1、检索并阅读国内外水面无人艇技术进展现状，水面船艇快速性、操纵性及相关远程实验室系统发展现状，完成现状报告；2.进行水面无人艇快速性、操纵性相关实验初步设计分析并建立数学模型；3.参与水面无人艇模型的制作以及推进、操纵等系统的设计和安装；4.设计水面无人艇快速性、操纵性试验方案、试验控制软件以及远程控制软件的应用，开展相关试验；关键词无人艇；快速性；操纵性；船模试验；系统辨识；远程监控与反馈
目录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的与意义 1
1.2水面无人艇的研究现状 1
1.3水面无人艇快速性与操纵性的研究现状 3
1.4远程实验室的智能控制与监控反馈系统的应用现状 4
第二章 水面无人艇模型设计与制作 6
2.1引言 6
2.2 船型设计与模型制作 6
2.2.1船型设计 6
2.2.2船模制作流程 8
2.2.3船模的水密性实验 9
2.3船模推进系统的设计与安装 9
2.3.1主机的选型 9
2.3.2轴系设计 10
2.3.3船模的螺旋桨设计 11
2.4 船 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
模控制系统设计与安装 12
2.4.1 核心控制器—PAC 12
2.4.2 PAC现状 13
2.5操纵系统设计与安装 14
2.5.1舵叶设计 14
2.5.2舵面积确定 14
2.5.3展弦比计算 15
2.5.4剖面形状与厚度比t的选择 15
2.5.5 舵机的选型 16
第三章 基于遗传算法的系统辨识原理 18
3.1遗传算法 18
3.1.1遗传算法的简介 18
3.1.2遗传算法操作流程 19
3.1.3遗传算法的应用优势 19
3.2系统辨识 20
3.2.1定义概述 20
3.2.2基本原理与实施流程 20
3.2.3系统辨识技术的应用程度 22
3.3遗传算法（GA)在系统辨识中的应用 22
3.4本课题的辨识应用 23
第四章 无人艇快速性和操纵性能的辨识数学模型 24
4.1快速性辨识数学模型建立 24
4.2操纵性辨识数学模型的建立 26
第五章 远程实验室系统 28
5.1.引言 28
5.2控制系统PAC 28
5.3动力（电力）系统 29
5.4远程实验室的信息采集与处理系统 29
5.5远程实验室数据实时反馈系统 31
5.6本章结语 38
第六章 基于远程实验室快速性与操纵性试验分析 39
6.1引言 39
6.2 快速性基于远程实验室系统的试验 39
6.2.1方案设计 40
6.2.2快速性基于远程实验的试验分析 41
6.2.3 快速性总结 42
6.3操纵性基于远程实验室系统的试验 42
6.3.1方案设计 43
6.3.2操纵性基于远程实验室系统的试验分析 44
6.3.3操纵性总结 45
第七章 总结与展望 46
7.1、论文完成度 46
7.2本次毕业设计不足与缺陷 46
7.3下一步工作展望 47
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1研究的目的与意义
海洋，千百年来对我们人类来说是未知的领域，其中蕴含着丰富的矿产资源，对人类社会的发展起着不可替代的作用。陆地资源的日益贫瘠、以及为响应党中央最新出台的“海洋强国”的战略部署，国内掀起了海洋科研的热潮。
过去几十年来，随着通信、电子计算机技术的蓬勃兴起，为水面无人艇（usv）极其机载设备营造了得天独厚的发展机遇。无人驾驶的复兴，使得无人艇（usv）逐渐拓展到军事作战领域，可应用于远程监控、刺探敌情、信息收集和一些作战任务。我国改革开放以来，我国的经济实力得到了大跨步式的飞跃，但是海洋领土权益的问题变得越来越尖锐，领土与海域资源的无理掠夺，甚至外域的国家的挑拨与介入，海洋争端与威胁正逐渐加大。因此，一支强势威武、装备精良的海军建设成为必然。21世纪的战争，实际上信息的战争，信息化是未来海洋战争的主旋律，高风险、高威胁的海况成了亟待解决的难题，水面无人艇（usv）作为可用于无人航行在各种海况的智能化、机械化、自动化平台，填补了这一领域的空白。
美国，以色列，日本、德国、加拿大等对无人艇的研究取得了许多成果，处于领先地位。水面无人艇具有极大的市场，预示着将有广阔的发展前景。而我国对于水面无人艇（usv）的研究较晚，近几年研制的“海巡166号”、精海”系列无人艇等，集中强调于加快在水面无人舰艇智能化、自主化方面的发展。
无人艇的应用过程中，需对无人艇的实时状况进行实时预报，从而，无人艇的快速性与操纵性能远程实验室的实时监控与反馈系统对无人艇是否能安全、准确的进行工作起着至关重要的作用。系统辨识技术不断地发展，也对所收集反馈的船艇运动信息数据处理有了有效方法。本文主要对无人艇的快速性与操纵性能远程实验室的实时监控与反馈系统进行了初步涉猎。
1.2水面无人艇的研究现状
目录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的与意义 1
1.2水面无人艇的研究现状 1
1.3水面无人艇快速性与操纵性的研究现状 3
1.4远程实验室的智能控制与监控反馈系统的应用现状 4
第二章 水面无人艇模型设计与制作 6
2.1引言 6
2.2 船型设计与模型制作 6
2.2.1船型设计 6
2.2.2船模制作流程 8
2.2.3船模的水密性实验 9
2.3船模推进系统的设计与安装 9
2.3.1主机的选型 9
2.3.2轴系设计 10
2.3.3船模的螺旋桨设计 11
2.4 船 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
模控制系统设计与安装 12
2.4.1 核心控制器—PAC 12
2.4.2 PAC现状 13
2.5操纵系统设计与安装 14
2.5.1舵叶设计 14
2.5.2舵面积确定 14
2.5.3展弦比计算 15
2.5.4剖面形状与厚度比t的选择 15
2.5.5 舵机的选型 16
第三章 基于遗传算法的系统辨识原理 18
3.1遗传算法 18
3.1.1遗传算法的简介 18
3.1.2遗传算法操作流程 19
3.1.3遗传算法的应用优势 19
3.2系统辨识 20
3.2.1定义概述 20
3.2.2基本原理与实施流程 20
3.2.3系统辨识技术的应用程度 22
3.3遗传算法（GA)在系统辨识中的应用 22
3.4本课题的辨识应用 23
第四章 无人艇快速性和操纵性能的辨识数学模型 24
4.1快速性辨识数学模型建立 24
4.2操纵性辨识数学模型的建立 26
第五章 远程实验室系统 28
5.1.引言 28
5.2控制系统PAC 28
5.3动力（电力）系统 29
5.4远程实验室的信息采集与处理系统 29
5.5远程实验室数据实时反馈系统 31
5.6本章结语 38
第六章 基于远程实验室快速性与操纵性试验分析 39
6.1引言 39
6.2 快速性基于远程实验室系统的试验 39
6.2.1方案设计 40
6.2.2快速性基于远程实验的试验分析 41
6.2.3 快速性总结 42
6.3操纵性基于远程实验室系统的试验 42
6.3.1方案设计 43
6.3.2操纵性基于远程实验室系统的试验分析 44
6.3.3操纵性总结 45
第七章 总结与展望 46
7.1、论文完成度 46
7.2本次毕业设计不足与缺陷 46
7.3下一步工作展望 47
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1研究的目的与意义
海洋，千百年来对我们人类来说是未知的领域，其中蕴含着丰富的矿产资源，对人类社会的发展起着不可替代的作用。陆地资源的日益贫瘠、以及为响应党中央最新出台的“海洋强国”的战略部署，国内掀起了海洋科研的热潮。
过去几十年来，随着通信、电子计算机技术的蓬勃兴起，为水面无人艇（usv）极其机载设备营造了得天独厚的发展机遇。无人驾驶的复兴，使得无人艇（usv）逐渐拓展到军事作战领域，可应用于远程监控、刺探敌情、信息收集和一些作战任务。我国改革开放以来，我国的经济实力得到了大跨步式的飞跃，但是海洋领土权益的问题变得越来越尖锐，领土与海域资源的无理掠夺，甚至外域的国家的挑拨与介入，海洋争端与威胁正逐渐加大。因此，一支强势威武、装备精良的海军建设成为必然。21世纪的战争，实际上信息的战争，信息化是未来海洋战争的主旋律，高风险、高威胁的海况成了亟待解决的难题，水面无人艇（usv）作为可用于无人航行在各种海况的智能化、机械化、自动化平台，填补了这一领域的空白。
美国，以色列，日本、德国、加拿大等对无人艇的研究取得了许多成果，处于领先地位。水面无人艇具有极大的市场，预示着将有广阔的发展前景。而我国对于水面无人艇（usv）的研究较晚，近几年研制的“海巡166号”、精海”系列无人艇等，集中强调于加快在水面无人舰艇智能化、自主化方面的发展。
无人艇的应用过程中，需对无人艇的实时状况进行实时预报，从而，无人艇的快速性与操纵性能远程实验室的实时监控与反馈系统对无人艇是否能安全、准确的进行工作起着至关重要的作用。系统辨识技术不断地发展，也对所收集反馈的船艇运动信息数据处理有了有效方法。本文主要对无人艇的快速性与操纵性能远程实验室的实时监控与反馈系统进行了初步涉猎。
1.2水面无人艇的研究现状
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