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摘 要

本文主要围绕潜水无人艇在水下的运动控制情况进行了研究，首先对潜水无人艇的课题意义，研究现状，研究重点进行了介绍；并阐述了潜水无人艇的设计原理、工作方式、结构模型以及基于QT平台的数控系统设计，指令编程和图形界面设计，在软件方面实现了对潜水无人艇水下升降和水平运动情况的遥控。同时通过对推进系统的建模，有效分析了螺旋桨剖面面积，流速，进入的角度和控制电压对于潜水无人艇推动力的影响，找到了解决问题的合适参数。另外，由于潜水无人艇的制作工艺及其复杂，本文对其硬件方面的知识进行了概述，主要介绍了市场上制作小型潜水无人艇常用的硬件：电机驱动模块，密封舱，电磁阀，用于发送和接受指令的无线通讯模块和实现潜水功能的沉浮模块。

关键词：无人艇 数控系统 QT图形界面设计

The Design And Implementation of The 2015 -Edition UUV

ABSTRACT

This paper mainly focuses on the study of diving condition of UUV。Firstly ,UUV diving significance, research status, research priorities were introduced; Secondly，I describe the design principle of UUV, working style , architecture models, and numerical control system , programming instructions and graphical interface design based on QT platform, software realization of diving underwater unmanned vehicle ,lift and horizontal movement of the remote control. At the same time， through the propulsion system modeling, I analyze how the propeller effective cross-sectional area, the flow rate, entering angle and control voltage offect underwater unmanned vehicle in order to find a suitable solution to the problem. In addition,as a result of the complexity of the production of UUV ,according to the market,the article provides an brief description of commonly used hardware : motor drive module, airlock, solenoid valves, wireless modules to send and receive orders ，the module to realize the function of diving.

Key Words: UUV; NC system;Qt GUI;

目录

摘要.............................................I

ABSTRACT........................................II

目录......................................III

第一章 绪论......................................1

1.1 课题意义和基础.............................1

1.2 国内外技术发展及现状.......................1

1.2.1 国外技术发展及现状....................1

1.2.2 国内技术发展及现状....................3

1.3 课题主要研究内容...........................4

第二章 潜水无人艇的总体设计方案...............5

2.1 无人潜艇基本模块组成.......................5

2.2 无人潜艇的基本原理.........................5

2.3无人潜艇的结构设计..........................6

2.3.1 驱动方式的选择........................6

2.3.2 推进器的组成..........................6

2.3.3 电气系统的设计........................7

1. 潜水无人艇的运动控制系统.............9

3.1 基于QT平台的上位机控制系统.................9

3.1.1 QT软件平台简介.......................9

3.1.2 控制界面的设计 .......................9

3.1.3 具体程序开发..........................9

3.2 基于STM32F103ZET6的下位机控制系统..........12

3.2.1 主控制模块............................12

3.2.2 无线通信模块..........................13

3.2.3 串口通信模块..........................15

3.2.4 电机驱动模块..........................16

第四章 潜水无人艇的实验研究平台.............18

4.1 推动系统的建模.............................18

4.1.1 工作原则..............................18

4.1.2 单喷水推进器的建模....................20

4.2 动力学建模的实验............................23

4.2.1 螺旋桨等效截面的变化..................23

4.2.2 传入角度和变形力......................24

4.3.3 传入角度和推进力......................25

4.2.4 控制电压和推进力......................26

4.3 实现基本动作的水下实验.....................26

第五章 总结与展望...........................30

5.1 论文总结...................................30

5.2 研究展望...................................31

参考文献......................................... 32

致谢...............................................34

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