水下推进器控制系统设计开题报告 - 图文

青海大学本科毕业设计选题方向审批表

专业：2009级自动化 姓名：罗才宝

选题方向 指导教师 设计起止时间 薛志斌 2013年3月至2013年6月 水下推进器控制系统设计 辅导教师 指导班级 2009级自动化班 指导人数 1 设计题目的来源和理论依据 水下推进器是水中航行器稳定、安全、可靠运行的关键设备，良好的水下推进器控制系统又是航行器机动性、航程、航速等相关性能的有力保证。水下推进器控制系统是复杂、非线性、时变、耦合并且控制时效性要求较高的控制系统，常规PID控制是不能满足控制要求的，本设计将在PID控制的基础上结合模糊控制，经过深入分析和详细研究，最终设计出将PID控制与模糊自适应控制相结合的经济、安全、可靠的模糊PID自适应整定控制的水下推进器控制系统。 主要设计内容 1．研究、分析PID控制、模糊控制和自适应控制原理； 2．水下推进器机构设计； 3．控制系统基本功能及方案设计； 4．水下推进器模糊PID参数自适应整定控制系统设计； 5．控制系统建模与仿真。 现有基础：已学习了自控原理、微机原理、电力电子、电子技术基础等 根据设计方案和以上主要设计内容按照任务进行设计。主要工作包括水下推进器机构设计，控制系统方案设计及建模与仿真。最后要求按“青海大学昆仑学院本科毕业论文（设计）工作管理暂行办法”之第四章、第五章相关规定完成毕业设计论文的撰写并进行答辩。计划工作量为十四周。 主要的设计内容（含设计现有基础设施情况） 设计工作量及学生工作分配 设计过程 经费预算 教研室审批 意见 学部学术委员会审批意见

青海大学毕业设计任务书

学生姓名 指导教师 设计题目 设计主要内容： 罗才宝 薛志斌 专业、班级 工作单位 2009级自动化、自动化班 化工学院化工机械系 水下推进器控制系统设计 海洋中不但蕴含着丰富的矿物质、食物、水等资源，还能提供重要的交通要道、旅游场所和军事空间。可由于人类不能长时间在水下生活或作业，就不得不依靠相关航行器来拓展人类在海洋中的活动能力进而开发、索取海洋资源。水下推进器是航行器稳定、安全、可靠运行的关键设备，良好的水下推进器控制系统又是航行器机动性、航程、航速等相关性能的有力保证。 水下推进器控制系统是非线性、时变、耦合的控制系统，采用常规PID控制是不能满足要求的，本次设计要求结合模糊控制的特点，进行深入分析和详细研究，最终设计出经济、高效、安全、可靠的水下推进器控制系统。 要求完成的主要任务： 1．撰写开题报告； 2．水下推进器结构设计； 3．水下推进器控制系统方案设计；； 4．水下推进器模糊PID自适应控制系统设计； 5．控制系统建模与仿真。 指导教师签名： 学生签名： 年 月 日 教研室意见： 负责人签名： 年 月 日 院教学管理部意见 负责人（盖章）： 年 月 日

青海大学毕业设计

开题报告

题 目 水下推进器控制系统设计_____ 学生姓名 罗才宝 学 号 0953505008 专 业 2009级自动化 _ 班 级 2009级自动化班 联系电话 15597178468 Email ： 1241612960@qq.com 指导教师 薛志斌 申请日期 2012年12月26日 _

青海大学昆仑学院 学部

填写说明

1. 毕业论文（设计）的选题应以专业课的内容为主，可以针对某些基础理论和学术问题进行探讨，也可以结合科技生产和社会生活的实际问题进行研究、开发与设计。

2. 毕业论文（设计）一般为一人一题。若需二人以上共同完成，须由指导教师提出并经院教学部负责人批准。大题目的总体设计每个同学都要参加，其余部分应做到分工明确，每个学生必须独立完成其中的一部分工作，并独立撰写各自的毕业论文（设计）。所有学生的选题经研究确定后，一般不允许中途更改课题。特殊情况需要更改课题者，填写《青海大学昆仑学院毕业论文（设计）选题变更申请表》说明理由，并经指导教师、教学部同意后方可更改。

3. 本开题报告最迟应在开始毕业论文（设计）的前两周确定，并上报给指导老师，必须经指导老师和教学部批准方才有效，否则无效。

4. 本开题报告使用A4纸张，上、下、左、右页边距均为2.5cm，请不要改变本开题报告页面设置。所有自己书写的内容请使用宋体5号。

研究课题

名称 水下推进器控制系统设计 起止年月 成果形式 申请者 指导教师 学号 课题组成员 姓名 姓名 姓名 罗才宝 薛志斌 性别 男 性别 性别 2013年3月～2013年6月 论文、设计、软件、硬件等 男 男 班级 职称 在本项目中的分工 负责整个设计 2009级自动化班 教授 班级 2009级自动化 09535罗才05008 宝 设 计 项 目 主 要 内 容 在压力巨大、竞争激烈、国际环境复杂的21世纪，特别是面对人口、资源、环境三大方面的难题，海洋已成为人类生存和发展的重要领域，人类迫切需要向海洋进军。目前，世界诸多国家面临的不仅是保卫自己的领海，更重要的怎样开发和利用海洋资源。可由于人体自身不能长时间在水下生活或作业的限制，就不得不依靠相关航行器来拓展人类在海洋中的活动能力进而开发、索取海洋中可利用的资源。水下推进器[1]是航行器稳定、安全、可靠运行的关键设备，良好的水下推进器控制系统是航行器的机动性、航程、航速等相关性能的有力保证。 水下推进器控制系统是复杂、非线性、时变、耦合的控制系统，对于常规PID控制是不能满足要求的，本设计将在PID控制的基础上结合模糊控制和自适应控制，经过深入分析和详细研究，最终设计出将PID控制、模糊控制和自适应控制相结合的经济、安全、可靠、高效的模糊PID参数自适应整定控制系统[2]。 设计的主要内容如下： 1．水下推进器机构设计 2．研究、分析PID控制和模糊控制、自适应控制的控制原理； 3．水下推进器控制系统的基本结构及方案设计； 4．控制系统模型的建立与仿真； 5．设计总结与展望。

拟采取的设计方法和技术路线（包括设计工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等） 1.设计方法： 查阅相关资料，深入分析、研究水下推进器控制系统的基本组成及控制原理。详细了解螺旋桨推进器的构成，直流电机的控制性能及工作原理等，认真分析，学习PID控制[3]和模糊自适应控制机理及系统组建方法，为控制系统设计及实际应用打下基础。 确定水下推进器结构，分析水下推进器控制系统，从而设计出经济、安全、稳定、高效的模糊PID自适应整定控制系统[4]并对设计出的系统进行建模与仿真，最后对设计出的控制系统进行分析、总结并提出展望。 2．技术路线： （1）工作总体安排及步骤 ①查阅并分析资料：PID控制和模糊自适应控制原理及优缺点，水下推进器及控制系统组成； ②推进器机构设计：水下推进器基本功能及机构； ③控制系统设计：水下推进器控制系统基本结构及总体方案设计； ④控制系统仿真：建立控制系统模型并仿真； ⑤分析总结及展望：对设计的整个水下推进器控制系统进行分析总结并提出展望； ⑥设计文本完善：对设计整体进行规整并完善。 （2）设计时间安排 阶段 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段 第五阶段 第六阶段 第七阶段 第八阶段 具体任务 相关资料查阅并分析总结 确定设计基本框架并开题 水下推进器机构设计 水下推进器控制系统设计 控制系统建模并仿真 整体设计改进并完善 撰写毕业设计并排版 毕业答辩 时间量 2周 1周 2周 4周 1周 1周 1周 1周 时间段 第1周——第2周 第3周 第4周——第5周 第6周——第9周 第10周 第11周--第12周 第13周 第14周 最终成果描述： 1.毕业设计说明书文本 主要内容：水下推进器机构设计，控制系统方案设计，模糊PID参数自适应整定设计，控制系统建模及仿真等； 2.提交设计论文所包含的文本及电子文档。

本设计项目的背景、意义和应用前景，国内外研究概况，发展趋势，立论依据，本项目的特色或创新之处，设计方案的可行性分析和已具备的设计条件以及主要的参考文献、软件等： 1.设计背景 随着人类的进步、科技的发达，对地球资源的开采和使用日益加剧。然而陆地上许多不可再生资源是有限的，面对人口、资源、环境三大难题，人类被迫不得不向占地球表面积的70.8%的海洋进军。 人类发展脱离不了水资源的利用， 海洋中不但蕴含着丰富的矿物质、食物、水等资源，还能提供重要的交通要道、旅游场地和军事空间。可人类不能长时间在水下生活或作业，这就不得不依靠相关航行器来拓展人类在海洋中的活动能力进而开发、索取海洋资源。水下推进器是航行器稳定、安全、可靠运行的关键设备，良好的水下推进器控制系统是航行器机动性、航程、航速等相关性能的有力保证。因此设计出高效、经济、安全、耐用的水下推进器和完善的控制系[5]对我们开发、利用海洋资源显得十分重要。目前，开发、利用海洋资源的能力已成为一个国家综合实力的一方面体现。常规PID控制器具有简单、稳定、可靠却不能在线整定参数的特点，水下推进器控制系统是复杂、非线性、时变、耦合、控制时效性要求较高的控制系统，常规PID控制是不能满足要求的。模糊控制对于复杂和模糊不清的系统却能起到有效的控制作用，然而，简单模糊控制器由于不具有积分环节,在控制过程中很难完全消除稳态误差,并且当变量分级不够多的时,往往会在平衡点附近出现小的振荡现象。基于PID控制和模糊控制的特点，可将二者结合取其优，进而设计出具有良好控制性能的水下推进器控制系统。 2.设计意义 为了进一步开发利用水下资源，许多研究机构研制出了多种多样的水下航行器及控制系统，特别是能进行水下未知环境的探索并能完成特殊作业的水下机器人[6]，不少国家及研究机构都十分关注。深入开发利用海洋资源的高技术领域近几年来已成为国际竞争的焦点，然而水下推进系统作为各种水下航行器的动力系统，显得十分重要。水下推进器是决定水中航行器航程、航速和机动性的关键设备,而传统的水下推进系统由于有操作复杂且不灵活的缺点，于是研究新型水下推进器及控制系统具有重要的经济意义和军事价值。 3.应用前景 目前科技日益发达，各国经济快速发展，人口基数逐渐上升，环境污染日趋严重，人类使用的自然资源越来越多，可陆地自然资源越来越少。 急需开发利用海洋资源的人类已研制出了许多海洋探测技术和航行设备，并引起了世界各国的重视，这就使得良好的水下推进器及控制系统的地位越来越高。 由于现在研制出的水下推进器具有体积小，控制灵活，隐蔽性好等优点，现在应用领域越来越广，在环保、经济、军事领域都有很重要的应用。 4．国内外研究概况及发展趋势 我国在1814年，将新发明的水下推进器----螺旋桨成功地安装在第一艘蒸汽机驱动的军舰上，它带来了航速，航程质的飞跃。由于螺旋桨具有结构简单，推进效率较高，可靠性高等优点，在

此后的两百多年里，螺旋桨作为水下推进器最主要的形式应用在很多航行器中。随着人类科技的进步，水下推进器正朝着远程化、智能化方向发展,水下运行时间将达到上百小时，这对它的控制系统提出了很高的技术要求。 从目前国际上来看，除个别的水下推进器采用喷水推进外，大多浮游式水下推进器采用螺旋桨推进，一般在螺旋桨外还加导管，以保证在高滑脱情况下提高推力。推进器驱动方式一般有电机驱动和液压驱动，小型水下推进器多采用电动推进器，大功率、作业型水下推进器通常采用液压驱动。水下推进器发展趋势为：水下更深——向深海发展；更远——向远程发展；功能更强大——向作业型及智能化方向发展。 5.选题特色 分析PID控制和模糊自适应控制的原理及优缺点，最终将二者结合利用各自优点设计出模糊PID自整定控制的水下推进器控制系统。这种控制系统具有很强的环境适应能力，而且还提升了系统的鲁棒性。 6.设计方案可行性分析 到目前为止，自控制技术（PID控制）已发展较为成熟，人工智能（模糊控制)[7]的研究及应用也比较深入而广泛，21世纪电子及通信技术迅猛发展，加之近些年来水下推进器及控制系统的研究成果日新月异，并依据现行的理论成果分析，该设计选题是完全可行的。 [参考文献]（References） [1] 徐莜欣.船舶动力系统[M].上海:上海交通大学出版社,2007.11:150-200. [2] 王广义.水下推进器的自适应PID控制[D].青岛:中国海洋大学,2007. [3] 张毅,张宝芬等.自动检测技术及仪表控制系统[M].北京:化学工业出版社,2011.9： 172-194. [4] 王述彦,师宇,冯忠绪.基于模糊PID控制器的控制方法研究[J].机械科学与技术,2011,30 （1）:166-172. [5] 胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2007:386-426. [6] 朱大奇,胡震.水下机器人故障诊断与容错控制技术[M].北京:国防工业出版 社,2012.2. [7] 廉师友.人工智能技术导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.5:183-282.

指导教师意见（对本研究（设计）项目的意义、方案、取得预期成果的可能性等签署具体意见）： 指导教师（签字）： 年 月 日 学部学术委员会意见： 负责人（盖章）： 年 月 日

青海大学昆仑学院本科生毕业设计进度检查表

专业：自动化 班级：2009级自动化 指导教师：薛志斌 毕业论文（设计）题目 学生姓名 工作进度周次 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 第十三周 第十四周 工作内容 相关资料查阅 资料分析总结并确定设计框架 开题并进行推进器机构初步设计 水下推进器机构设计 控制系统基本结构及总体方案设计 水下推进器控制系统设计 罗才宝 教师检查时间 备注 注：特殊专业可自行设计进度检查表。

青海大学昆仑学院本科生毕业设计题目统计表

学号 09535 05008 姓名 罗才宝 毕业论文（设计）题目 水下推进器控制系统设计 学生 成绩 指导教师姓名 教师职称 薛志斌 教授 教学部 化工学院化工机械系 专业（或方向） 200级自动化 备注 制表人： 学部主任： 填表日期：

青海大学昆仑学院本科生毕业设计选题方向指南

专业：此处用宋体四号填写

序号 毕业论文（设计）题目 指导教师姓名 教师职称 专业 备注

表格内统一用宋体五号 青海大学昆仑学院本科生毕业论文（设计）选题汇总表

专业：2009级自动化

序号 1 2 3 4 毕业论文（设计）题目 水下推进器控制系统设计 点火装置设计及其控制系统 性能分析 学 生 学号 姓名 班级 指导教师姓名 姓名 职称 教授 教授 教授 教授 2009级薛志斌 自动化 2009级薛志斌 自动化 2009级薛志斌 自动化 2009级薛志斌 自动化 类 型 选题来源 设计 论文 科研 生产 教学 其他 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 起止时间 2013年3月-2013年6月 2013年3月-2013年6月 2013年3月-2013年6月 2013年3月-2013年6月 0953505008 罗才宝 0953505013 陈伟 刘艺 网络环境下基于PS技术的自主0953505036 设计与应用研究 独立光伏电源智能控制器设计 0953505018 杨发栋 说明：本表由教学秘书负责填写。一式二份，其中院教学管理部、学部各一份。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/16n7.html