振动式沉积物采样器及作业船控制系统研究

摘要

水源水库的沉积物是影响水质的重要因素，获取具有代表性的沉积物样本对研究水源水库的污染及治理具有重要的意义。然而当前已有的沉积物采样设备大多不适用于水源水库等小型化采样活动，而且在开展采样时所搭乘的作业船只运动控制不够灵活，在受风和水流等影响下调整船体姿态时费时费力。这些问题导致了采样效率低下，采集的样本无法满足实验测试的要求。因此，需要研制高效采集沉积物样本的采样器及提高作业船运动控制的灵活性，从而提高沉积物采样效率，满足样本采集的高标准要求。
　　本研究立足于水源水库等地沉积物采样的需求，从沉积物采样器的研制和作业船运动控制系统的开发两发面出发，旨在全面提高沉积物采样效率。首先，针对沉积物采样成功率低的问题，设计了一套振动式沉积物采样器，为了提高采样器的自动化程度，根据监测与控制的需求，设计了其配套的测控系统；针对作业船运动控制不灵活的问题，本文提出了对偶侧桨动力推进系统，并设计了其运动控制系统。其次，根据设计的沉积物采样器及其测控系统，本文对振动式沉积物采样器进行了研制并开发了基于LabVIEW的沉积物采样器测控系统，详细介绍了测控系统的硬件选型、下位机程序开发以及上位机的开发。接着，根据设计的作业船运动控制系统，本文开发了基于无线遥控的作业船运动控制系统。该系统包括手持操作器和接收控制器两部分，分别从硬件和软件两方面进行详细开发阐述，包括硬件选型、电路设计、软件程序的编写。最后，本文对研制的振动式沉积物采样器在实际采样中进行测试，检验仪器的实用性，同时对其测控系统以及无线遥控作业船运动控制系统进行测试。测试结果表明了仪器设计的合理性与可用性。利用设计的采样器能够方便快捷地获取所需沉积物样本，同时其测控系统工作正常，对采样具有重要的指导作用，作业船运动控制系统能够有效实现对偶侧桨动力推进系统的转向与调速运动控制。通过两方面的工作共同促进了沉积物采集效率的提高。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容及结构

2 沉积物采样器及作业船控制系统总体设计

2.1 振动式沉积物采样器设计

2.2 作业船控制系统设计

2.3 采样作业操作规程

2.4 小结

3 振动式沉积物采样器及其测控系统开发

3.1 振动式沉积物采样器研制

3.2 测控系统下位机设计及开发

3.3 测控系统上位机设计及开发

3.4 小结

4 基于无线遥控的作业船运动控制系统开发

4.1 运动控制系统分析

4.2 硬件设计及开发

4.3 软件设计及开发

4.4 小结

5 系统测试与实验

5.1 振动式沉积物采样器及测控系统测试

5.2 作业船运动控制系统测试

5.3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间参与项目情况

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢