多水下机器人仿真器构建研究

论文摘要

20世纪90年代以后，全球范围内掀起了研究水下机器人的热潮，由于海洋开发和军事上的需要，水下机器人技术得到了迅猛的发展。由于水下机器人工作在较深的水中，很难观察到水下机器人的工作情况，因此需要进行仿真研究，它可靠、可重复、安全、经济、据有不受气候条件和场地、空间限制等优点。仿真技术是缩短研制周期、提高研制质量和减少经费的有力手段。本文通过水下机器人空间六自由度运动方程和某水下机器人模型水动力试验结果，增加舵、翼效果，建立了微小型水下机器人的仿真模型。写出运动仿真的源程序，在VC++6.0环境下建立微小型的仿真平台，进行实验数据分析，给出仿真曲线。在单机器人的基础上，采用C++面向对象的编程技术，利用多线程并发同步技术，进行可容纳异构水下机器人进行协调控制的动力学仿真试验平台。此流程是一个Socket数据到来，激发一个并发线程的过程。每个线程建立一个新类，负责全权管理一个AUV的动力学解算过程和系统资源。本文利用多线程并发同步技术，初步构建了异构多水下机器人并行运动仿真平台，实现了多机器人编队航行仿真，为有效的多机器人仿真系统的建立打下了技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水下机器人主要发展趋势
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 小型水下无人探测器
• 1.2.3 哈尔滨工程大学的微小型研究工作
• 1.3 多水下机器人概述
• 1.4 仿真概念和作用
• 1.4.1 仿真系统
• 1.4.2 仿真在各领域的应用和发展现状
• 1.4.3 仿真在航海领域的应用和发展现状
• 1.5 选题的背景及意义
• 第2章 微小型 AUV仿真模型的建立
• 2.1 建立坐标系和符号规则
• 2.2 水下机器人六自由度运动的一般方程
• 2.3 艇体水动力
• 2.4 推力解算（Thrust calculation）
• 2.4.1 螺旋桨
• 2.4.2 控制面
• 2.5 重力与浮力
• 2.6 水下机器人六自由度空间运动方程
• 2.7 环境影响
• 2.8 程序说明
• 2.8.1 程序接口
• 2.8.2 程序流程
• 2.8.3 仿真模块
• 2.9 本章小结
• 第3章 VC++仿真平台的建立
• 3.1 概述
• 3.1.1 数据的输入
• 3.1.2 程序的周期性调用
• 3.1.3 数据的输出
• 3.2 建立仿真平台的流程
• 3.3 生成 MID应用程序
• 3.4 创建海流输入及推进器电压输入对话框
• 3.4.1 建立对话框资源
• 3.4.2 设置对话框背景颜色
• 3.4.3 用对话框进行数值传递
• 3.4.4 用消息窗口提示数据输入
• 3.5 实现周期性调用源函数
• 3.5.1 设定源程序调用的周期
• 3.5.2 取消时间的控制信息
• 3.5.3 响应时间消息
• 3.5.4 建立控制仿真平台运行/结束的按钮
• 3.6 建立前视图、侧视图、俯视图
• modleDoc文档'>3.6.1 将视图指向CMinsub_modleDoc文档
• 3.6.2 用函数绘制船模
• 3.6.3 为视图加载背景
• 3.6.4 绘制视图界面
• 3.6.5 阻止背景屏幕刷新
• 3.6.6 显示视图子窗口
• 3.7 建立位置、速度、推力和水动力的视图
• 3.7.1 设置窗口类型
• 3.7.2 设置视图的背景
• 3.8 建立加速键和菜单资源
• 3.9 数据及运行结果的输出
• 3.9.1 初始化数据的输出
• 3.9.2 运行结果的输出
• 3.10 仿真试验及分析
• 3.11 本章小结
• 第4章 多机器人协调仿真
• 4.1 引言
• 4.2 Windows多任务
• 4.2.1 多任务的分类
• 4.2.2 选择合适的多任务机制
• 4.3 线程
• 4.3.1 多线程的概念
• 4.3.2 线程的优势与缺陷
• 4.3.3 线程类型
• 4.3.4 线程的创建
• 4.3.5 线程的终止
• 4.3.6 线程间通讯
• 4.4 Socket编程原理
• 4.4.1 Socket支持
• 4.4.2 基本Socket系统调用
• 4.5 程序流程
• 4.6 仿真试验结果
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢