[发明专利]一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统

说明书

本发明提出一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，包括控制模块、数据传输模块、舵机、电调、舵角传感器、光电编码器、GPS模块和无人船地面站；所述舵角传感器对无人船船舵的姿态及动作进行检测；所述光电编码器对动力电机的转速和转向进行检测；所述无人船地面站贮有无人船航线及巡航速度值；当无人船航行时；无人船按无人船地面站遥控指令进行工作，所述舵机对无人船船舵进行控制；所述控制模块经数据传输模块与无人船地面站相连并回送无人船当前工作数据；所述无人船地面站根据无人船当前工作数据，通过遥控无人船控制模块对无人船的动力电机和船舵进行调整，以使无人船按预设航线航行；本发明能实现复杂水文环境下的船舶无人驾驶。

技术领域

本发明涉及船舶智能控制系统领域，尤其是一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统。

背景技术

由国家发改委、科技部、工信部制定的《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》中提出了到 2018 年，打造人工智能基础资源与创新平台，其中无人船赫然在列。无人船作为未来船舶发展的方向，无人船市场正在不断增长扩大，在未来具有很大的发展潜力。船舶的运动控制主要是依靠对舵角的控制以实现船舶的航向控制，而传播的位置控制是依靠航向控制间接实现的，然而，在复杂水情状况下对无人船控制系统设计包括对电机的控制以及路径规划方面还存在一些不足，控制精度不够高不够灵活，系统鲁棒性差。综上所述，还没有能克服以上缺点以满足在复杂水情状况下的无人船系统控制需求的有效解决方法。

与陆地驾驶不同，船舶驾驶较为依赖水文环境，因此陆地无人驾驶技术并不完全适合于船舶驾驶，对于较大体积的船舶，通过实时检测水文来进行无人驾驶则更为困难，如何实现复杂水文环境下的船舶无人驾驶，是一个研究方向。

发明内容

本发明提出一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统；能实现复杂水文环境下的船舶无人驾驶。

本发明采用以下技术方案。

一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，所述无人船以偶数个的分布于船尾两侧的动力电机为动力源；所述控制系统包括控制模块、数据传输模块、舵机、电调、舵角传感器、光电编码器、GPS模块和无人船地面站；所述电调与动力电机相连以控制其工作；所述舵角传感器对无人船船舵的姿态及动作进行检测；所述光电编码器对动力电机的转速和转向进行检测；所述GPS模块设于无人船船体处；所述控制模块与数据传输模块、舵角传感器、光电编码器和GPS模块相连；所述无人船地面站贮有无人船航线及巡航速度值；当无人船航行时；无人船按无人船地面站遥控指令进行工作，所述舵机对无人船船舵进行控制；所述控制模块经数据传输模块与无人船地面站相连并回送无人船当前工作数据；所述当前工作数据包括船舵姿态、电机转速、电机转向和无人船当前坐标；所述无人船地面站根据无人船当前工作数据，通过遥控无人船控制模块对无人船的动力电机和船舵进行调整，以使无人船按预设航线航行。

所述动力电机为无刷直流电机；动力电机数量为两个或两个以上；所述电调为双向电调。

所述无人船地面站贮有无人船航线沿途的水文数据。

所述无人船控制系统对无人船的控制包括以下方法；

A1、无人船执行航行作业时，无人船地面站通过无人船当前位置、速度信息与预设定的航线、航速进行对比，计算出无人船所需的航向角并发送给控制模块；所述控制模块根据接收的航向角数据，对船舵、动力电机进行控制，使无人船以所需的航向角航行，以精准地跟随用户设定的航线；

A2、在无人船执行航行作业中，当无人船地面站检测到无人船进入水流湍急区域或是狭窄地带，且需进行急转弯时，无人船地面站参照当地水文信息向无人船控制模块发送遥控指令；控制模块根据船舵舵角信息与航线间的偏差值对动力电机进行差速调节，使动力电机在船尾两侧产生的推力不同，以动力电机差速工作模式和船舵控制联合对船体航向进行精准控制；