2015版水上无人船的设计与实施开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.1课题研究的背景及意义

如今科技技术正朝着智能化、无人化、多系统化等方面发展，在国外尤其是科技力量比较发达的欧美国家涌现了大量的无人化设备和操纵平台，例如无人机、水下智能机器人、无人汽车和水面无人船等等。水面无人船（unmanned surface vehicle，简称usv）作为一种新型的概念型船，属于一种受舰船或地面支援平台的远程控制的并能在水面较长时间自动航行的航行器。现阶段无人机发展迅速，早已应用在军事、工业、农业中广泛应用。而usv的研究由于对象的复杂性，暂时落后于无人机与无人汽车等项目。到目前为止，目前已有多种无人艇应用于科研、军事等领域。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1本课题要研究的内容或解决的问题

（1）设计基于空气管柱的水上无人船；

（2）设计基于螺旋叶片的左右驱动的数控系统；

（3）在QT软件平台上编写水上无人船的数控系统的界面、指令和遥控操作。

2.2拟采用的研究手段（途径）

（1）查阅相关资料，根据设计需要进行无人船的整体机械结构设计并确认硬件设备的需要，购买设备并完成整体机械框架的构建；

（2）根据无人船在设计目标中的实际需要，确定控制程序整体的逻辑设定，初步设定使用PWM脉冲调制技术来控制电机的转动，包括直行、转向等功能，并在试验调试过程中改进优化控制程序。

工作原理：脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。简而言之，就是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度，在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。

（3）学习QT软件平台的使用，在熟练后开始进行界面设计。查阅相关资料，确定使用通讯模块进行对无人船遥控操作，使小船经过遥控可以进行直行，转弯等操作。在假期期间完成对资料的学习和其他准备性工作，使自己能够进行较熟练地进行编程与调试，为整体项目的开展打下基础。

2.3进度安排