水下滑翔机控制系统的研究与设计

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水下滑翔机是一种新兴的水下探测平台,它通过改变自身的浮力大小,配合滑翔翼的作用,将升力转化为向前的动力,完成锯齿形的运动,所以它的能耗非常低,能够实现远航程和长航期。配合滑翔机自身搭载的相关传感器,可以对大海域范围内的海洋数据进行探测,因此在海洋探测领域和军事领域有着广泛的运用前景。  本文对水下滑翔机的工作原理和工作过程进行了详细的阐述,结合实际的使用环境分析了水下滑翔机的功能需求,明确了滑翔机的结构组成,并在此基础上从电气结构、软件架构上作出了总体的设计。然后分软、硬件系统对各功能模块进行了设计。硬件方面,内部器件连接方式选择了485总线,给出了具体的实现电路图,并设计了高层的通讯协议。接着设计了以STM32F107为核心的嵌入式系统硬件控制电路。同时对系统的电源模块进行了设计,着重描述了系统电源的控制方式及内部电压转换的方法,其中系统电源的控制是考虑到水下滑翔机实际的使用情况,设计了干簧管上电的方式,这样不仅方便,而且不用像外部开关控制一样担心密封性的问题,从一定程度上节约了成本,也增加了系统的可靠性。软件方面,在水下滑翔机总体设计的基础上,结合具体的控制需求,详细设计了软件流程,对部分功能模块进行了详细描述,并对水下滑翔机的运动控制进行了建模和分析。  最后完成了水下滑翔机样机的试验,验证了控制系统的整体性能。
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