摘要：水面无人艇（）在近几年来发展十分迅速，应用也十分广泛.一是军事，二是民用.军事方面无人艇能够运用在勘查敌军位置，探测各种水下设施，营救被困人员。特别是近些年来每个国家都十分重视的特种作战，无人艇能够很敏锐的洞察到，从而及时作出应对策略。民用以及个人运用方面，能够用来勘测水质，一些大型鱼塘都会配备相关无人艇.拥有实际意义的就是能够运用在气象勘测上，能够为人类的生活带来帮助.水面无人艇与经典船舶相比较，优势十分明显，无人，能够完成一些十分艰难，人类无法到达的一些任务.普通船舶一般体积庞大，不存在这个缺点。所以灵敏，存在高机动性，高隐藏性.搭载大容量高性能电池，续航较强.

本文主要完成了：水面无人艇的运动模型建立，通过对无人艇的各类方程的推导，并且假设合乎实际，从而简化了模型，建立了线性方程.

姿态显示：能够简单明了的显示无人艇的姿态以及各类参数

硬件平台：通过选取相关硬件来搭建一个无人艇硬件

仿真以及实际试验：通过matlab/simulink验证相关算法的正确性，实际实验来验证整个系统的正确以及稳定性

关键词：水面无人艇 ，simulink ，PID控制， 数学模型 ，传感器

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1课题研究的背景和意义-7

1.2国内外研究现状及发展趋势-7

1.2.1国外无人艇研究现状-7

1.2.2国内无人艇研究现状-8

1.3本文主要内容-10

二 无人艇运动数学模型-10

2.1坐标系统及坐标变换-10

2.1.1坐标系-11

2.1.2运动参数定义-11

2.1.3坐标变换-12

2.2运动方程推导-13

2.2.1运动方程推导-13

2.2.2姿态运动学方程-14

2.3本章小结-19

第三章    无人艇姿态监测控制系统仿真-19

3.1无人艇姿态姿态监测控制系统结构-19

3.2姿态控制器-20

3.2.1姿态控制器设计-20

3.2.2 PID控制器的参数整定-22

3.3无人艇pid姿态监测控制系统仿真及分析-22

3.3.1 matlab仿真技术-22

3.3.2姿态监测仿真及分析-23

3.4本章小结-23

第四章 无人艇姿态控制监测系统软硬件设计及硬件平台实验-23

4.1无人艇姿态控制监测系统硬件结构-23

4.1.1核心板-23

4.1.2 外部设备-25

4.2无人艇姿态控制监测系统电路设计-27

4.2.1电源模块-27

4.2.2推动器控制电路-28

4.2.3串口扩展电路-30

4.2.4外部扩展存储电路-31

4.3无人艇姿态控制监测系统编程实现-32

4.3.1D/A编程-32

4.3.2串口编程-33

4.3.3扩展存储编程-35

4.3.4 系统程序结构-38

4.4姿态控制模式实验-42

4.5姿态监测传感器数据采集和存储-43

4.6本章小结-45

第五章 总结与展望-45

5.1总结-45

5.2展望-46

致  谢-47

参考文献-48