随着生活条件提高,人们对水产资源的需求量逐日而增,例如近年来深受百姓喜爱的河蟹。目前,河蟹养殖的增氧方式通过机械式增氧机,例如水车式增氧机、叶轮式增氧机、涌浪机等,这些增氧机固定在某个位置实现增氧,但无法保证养殖水域的溶解氧含量均匀分布,在面积较大的池塘需要的增氧机数量较多,成本高。因此,本文设计了一款自主移动式增氧机,不仅可以增大增氧范围,保证池塘的溶解氧均匀分布,而且可以促进上下层水体交换。本文的主要研究内容如下:一、设计了一种基于太阳能供电的自主移动式增氧机。针对水车式增氧机增氧范围有限的不足,在其基础上设计了自主移动式增氧机。该式增氧机使用了太阳能电池从而有效地增加了其续航能力。二、构建了分离式船舶数学模型。依照惯性坐标系和附体坐标系进行建立与转换,从而构建移动式增氧机运动学模型。通过对惯性类流体动力以及明轮作用力进行受力分析,构建三自由度动力学模型,建立路径跟踪误差运动数学模型。三、设计了运动控制算法以及避障算法。移动式增氧机受环境干扰以及自身作用因素影响,从而导致移动式增氧机无法按照指定路线增氧。因此,为了提高控制性能,对系统设计ADRC控制器,可以有效地抑制干扰,确保良好的跟踪性能。同时,针对蟹塘可能存在障碍物的问题,采用人工势场法对移动式增氧机避障进行研究。四、设计了基于STM32系列芯片的自主移动式增氧机软硬件。其中,硬件部分重点介绍组合导航系统、电源降压系统以及增氧及动力模块;基于硬件设计,对组合导航系统、控制系统以及电机驱动进行了相关软件设计,并进行了实验验证。通过一系列的实验,验证了自主移动式增氧机的可行性。实验结果表明:自动导航时直线路径跟踪平均误差不超过0.13m,转弯最大误差不超过0.45m;在移动式增氧机作业的池塘,溶解氧浓度有了较为明显的改变,其增氧能力为1.15kg/h。