基于Simulink的水下机器人设计研发

摘要

海洋蕴含着丰富的资源,是人类生存的第二空间,合理利用、开发海洋资源对于人类社会的可持续发展将起到巨大的作用。水下机器人为人类进行深海资源的开发提供了强有力的工具。基于模型设计是一种流程,较之传统软件开发流程而言,使开发者能够更快捷、更高效地进行开发。适用范围包括汽车电子信号处理、控制系统、通信行业和半导体行业。Simulink自带了种类多样且功能强大的模块库,在基于模型设计的新型开发流程中,Simulink建立的模型从早期验证、代码自动生成到后期SIL、PIL、HIL等提供了全流程的快速开发工具链和品质保障措施,不仅可以通过仿真进行早期设计的验证和调整,还可以生成不同形式的代码直接应用于多个平台,在嵌入式软件开发中发挥着重要的作用。本设计首先对水下机器人的不同模块进行Simulink建模,将数学模型转换为Simulink模型,经过验证和评价,在证明算法仿真结果和数据类型都符合要求后,再通过Simulink Coder/Embedded Coder针对某种特定硬件,结合MATLAB/Simulink环境下的目标硬件支持包(Target Hardware Support Package,TSP)的工具箱进行嵌入式代码自动生成,并将代码输入至目标硬件运行,此种设计方法称为基于模型的设计(Model based design,MBD)。MBD技术将软件工程师从繁重的代码编写任务中解放出来,使他们能够将更多的精力投入到代码优化与控制算法设计等方面,为水下机器人快速设计提供了研究思路。