基于S5PV210的微型ROV智能控制系統(tǒng)設(shè)計課件

1、延時文字基于S5PV210的微型ROV智能控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文答辯課題背景及內(nèi)容第一部分課題背景景The Backgroung相關(guān)研研究現(xiàn)狀Related research課題的意義The significance我國是一個海洋大國海岸線長約 1.8 萬公里，所屬海域大約 3 百萬平方公里，島嶼海岸線長約為 1.4 萬公里。ROV 在我國發(fā)展海洋經(jīng)濟、海洋安全和海洋救援中都扮演著重要的角色。課題背景選題背景RESEARCH IDEAS海洋經(jīng)濟海洋救援海洋安全海洋安全國內(nèi)外相關(guān)研究Related research延時符Video Ray ExplorerSYSROV MINI 150CSea B

2、otix 號 Sea Lion 2 號水下考古觀察作業(yè)入門級的小型 ROV國產(chǎn)觀測ROV水下搜尋和攝影 ROV課題平臺介紹Platform Introduction延時符AC-ROV 是英國 AC 公司推出的一款便攜式觀測微型 ROVAC-ROVAC-ROV實物圖平臺介紹Platform Introduction延時符2:智能化不高1:控制不精確3:缺乏對傳感器信息處理現(xiàn)有ROV缺點研究意義摒棄原有全手動控制方式，增加智能控制，實現(xiàn)姿態(tài)控制和深度控制可對 ROV 本體定向定深運動控制，自動維持當前狀態(tài)，提高 ROV控制精度，降低ROV的操作難度對微型 ROV 自帶模擬視頻進行差分傳輸和數(shù)字轉(zhuǎn)換

3、，實現(xiàn)視頻顯示和存儲。增加ROV水下傳感器，顯示和存儲傳感器數(shù)據(jù)，擴展ROV使用場景。以微型 ROV(AC-ROV)機構(gòu)平臺為基礎(chǔ)，設(shè)計了一套基于 S5PV210 處理器的微型ROV 智能控制系統(tǒng)研究意義THE SIGNIFICANCE研究思路及過程第三部分研究思路課題實現(xiàn)過程RESEARCH IDEASPROJECT PROCESSS系統(tǒng)框架延時符系統(tǒng)設(shè)計框圖算法實現(xiàn)延時符通常卡爾曼濾波算法姿態(tài)解算選擇重力加速度計和磁力儀融合角度信息作為觀測量。ROV 載體做變速運動時，加速度計實際測量值是重力加速度和運動加速的疊加值。在有磁性礦石附近磁力儀數(shù)據(jù)也會受到很大干擾。所以本文選擇互補濾波的姿態(tài)結(jié)

4、果作為卡爾曼濾波的觀測量。算法框圖卡爾曼濾波和互補濾波的融合硬件框圖HARDWARE BLOCK延時符系統(tǒng)水下電路框圖硬件框圖延時符系統(tǒng)水上電路框圖HARDWARE BLOCK關(guān)鍵電圖原理圖CRITICAL CIRCUIT延時符模擬視頻轉(zhuǎn)換電路延時符系統(tǒng)先通過 HPF 濾波器濾除 ENC-03M 傳感器的溫度漂移帶來的直流變量，然后通過 LPF濾波器濾除傳感器諧振頻率的噪聲，再進行信號放大處理，電路基本處理流程如圖 所示但是在類似勻速旋轉(zhuǎn)運動的時候，比如角速度恒定，角速度引起陀螺儀的變化電壓不變， V 變成直流，ENC-03M 傳感器輸出將被 HPF 濾波完全濾除。所以在實際設(shè)計電路時，沒有采

5、用 HPF濾波。角速度采集電路關(guān)鍵電圖原理圖CRITICAL CIRCUIT軟件框圖SOFTWARE BLOCK延時符系統(tǒng)軟件框圖軟件環(huán)境搭建SOFTWARE ENVIRONMENT重新編譯uboot和內(nèi)核開源庫移植交叉編譯工具鏈制作延時符crosstool-ngLibjpeg-turbo-1.3.1 NFS掛載根文件系統(tǒng) 軟件環(huán)境搭建Uboot和kernelNFS軟件實現(xiàn)SORFTWARE延時符Libgpeg壓縮流程圖V4L2應(yīng)用層流程圖圖像處理單元軟件實現(xiàn)SORFTWARE延時符系統(tǒng)PID控制示意圖系統(tǒng)控制單元軟件實現(xiàn)SORFTWARE延時符人機交互單元流程圖軟件實現(xiàn)SORFTWARE延時

6、符動畫3D顯示流程圖ROV機械圖軟件實現(xiàn)SORFTWARE延時符傳感器采集單元流程圖系統(tǒng)調(diào)試與測試第四部分實驗數(shù)據(jù)實驗難點案例分析問題評估DATADIFFICULTIESANALYSISASSESSMENT研究成果ACHIEVEMENTS實驗數(shù)據(jù)DATA延時符數(shù)據(jù)一數(shù)據(jù)二數(shù)據(jù)三數(shù)據(jù)四電源波紋測試：利用實驗室安捷倫 MSO-X 2022A 示波器，選擇通道耦合方式濾除直流分量，直接測量疊加在直流電壓上的交流紋波電壓信號，啟用示波器 “帶寬限制”功能12V 電源波紋 90mV；5V 電源波紋 32m V；3.3V 波紋24m V 和1.8V 波紋 17mv 。intel在ATX12V規(guī)范中規(guī)定，+

7、12V輸出紋波峰峰值不得超過120mv，+3.3V+5V紋波峰峰值不得超過50mv，紋波越小電源量就越高。實驗數(shù)據(jù)DATA延時符HMR3500 是 Honeywell 推出的一款高精度三維數(shù)字羅盤模塊，精度誤差小于 1。三維球型轉(zhuǎn)臺做相同的三維運動將 HMR3500 輸出角度作為標準，對系統(tǒng)算法進行誤差分析。系統(tǒng)算法橫滾角、俯仰角和偏航角計算誤差分別為1.3、1.3和2.2。 測試環(huán)境實驗數(shù)據(jù)DATA延時符水池測試環(huán)境測試場景圖水池長3m，寬1m，高1.5m 實驗數(shù)據(jù)DATA主界面燈光控制關(guān)閉攝像頭切換攝像頭延時符圖像截圖實驗數(shù)據(jù)DATA延時符在 3s ROV 受到外力干擾，5s 偏航到-27

8、，經(jīng)3s 調(diào)整 ROV姿態(tài)回復(fù)了。穩(wěn)定后還有 0.3誤差，結(jié)合系統(tǒng)測量誤差，Pitch 實際調(diào)節(jié)誤差為1.6，2s 設(shè)置Yaw 目標角度為 75，經(jīng) 4s 調(diào)節(jié)，角度基本達到 目標。系統(tǒng)穩(wěn)定后還有 0.2誤差，結(jié)合系統(tǒng)測量誤差，Yaw 實際調(diào)節(jié)誤差為2.5。角度控制測試戶外測試TEST延時符 水池測試主要測試ROV姿態(tài)轉(zhuǎn)向和運動控制。測試地點是杭州電子科技大學(xué)第二教學(xué)樓前，U形水池，水池80*54m。美國天寶高精度GPS與ROV本體固定在一起ROV 基本可以做到轉(zhuǎn)向 90和直線行駛，測試方法測試結(jié)果測試環(huán)境戶外測試TEST延時符湖試主要對ROV深度控制測試以及整個系統(tǒng)進行綜合測試。湖試地點是杭

9、州電子科技大學(xué)月雅湖，外半徑約為70m，內(nèi)半徑約為30m，水深約為3m。深度控制做靜態(tài)階躍響應(yīng)測試。在0.2s的時候ROV開始下潛，經(jīng)過3.7s的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定后ROV本體深度還在2.50.08m范圍波動，說明ROV深度控制誤差為0.1m。測試環(huán)境戶外測試TEST延時符上位機顯示ROV控制系統(tǒng)工作正常，ROV高亮LED燈提供光源，水下圖像清晰可見。上位機顯示當前ROV本體Yaw偏角34，Pithc偏角4，Roll偏角2，下潛深度1.4m，濕度51 RH %，溫度溫度15.1。測試結(jié)果表明，基于S5PV210處理器的微型ROV智能控制系基本實現(xiàn)，滿足設(shè)計要求。 戶外測試上位機總結(jié)和展望第五部分方案評估系統(tǒng)缺陷PROJECT EVALUATIONSHORTCOMING感謝語Thank you方案評估PROJECT EVALUATION延時符評估一評估三評估四評估二姿態(tài)控制傳感器處理深度控制控制方式多元化總結(jié)系統(tǒng)通過角速度、重力加速度和磁力計融合算法實現(xiàn)姿態(tài)測量，通過PID算法實現(xiàn)閉環(huán)姿態(tài)控制系統(tǒng)通過聲吶高度計和壓力深度計測量ROV深度，