虾蟹类摄食具有领地性特征,需要进行全塘饵料抛洒,饵料投喂质量要求高,劳动强度大。随着愿意参与一线工作的工人逐渐减少,人工成本不断升高,水产养殖的自动化亟需进行解决。养鱼投饵已基本实现机械化,但是虾蟹类养殖自动投饵设备仍很不成熟,现有正在进行开发的投饵设备还存在许多问题,如投饵不均、可靠性不高、成本过高等。基于此,本文针对明轮驱动的移动式虾蟹塘自主导航投饵装置控制系统进行研究,主要完成的工作如下:根据虾蟹塘现场投喂需求,完成投饵装置的整体功能设计,确定用双体船搭载各功能模块,结合控制系统实现投饵装置自主导航投饵,并对各功能模块进行合理放置。对双体船和料箱进行结构设计增强船体可靠性,保证下料的顺畅性。投饵船船体设计尺寸为1.8mx1.1m x1m,船体采用PE材料滚塑成型,为全封闭结构,最大负载量60kg,空载吃水深度为0.21 m,满载吃水深度0.27m。对驱动系统进行设计,为提高驱动效率,防止水草等障碍物缠绕,提高投饵船航行的可靠性,采取明轮驱动方式,完成对驱动电机选型和链传动的设计。选取小链轮齿数为14,大链轮齿数为23,2个60W,1800r/min减速比为15的GP G-07SC有刷直流电动机减速箱。为了保证撒料的均匀性和低破碎率,对现有的投饵系统进行分析比较,选择螺旋输送装置和抛撒装置进行投饵。通过理论公式计算,输送装置选择12v/60w,1800r/min,减速比为50的GPG-07SC有刷直流电动机减速箱,抛料装置选择12v/50w,额定转速为3000r/min的扁平电动机。根据养殖塘投饵能力试验,平均投饵1.3kg/min,抛料盘抛撒宽度10m左右,投饵均匀,满足虾蟹类生长需要。为了保证虾蟹塘现场自主导航投饵的稳定性,根据虾蟹塘投饵和控制性能要求,研发了基于GPS+电子罗盘的自主导航控制系统。进行船体直线运动加减速模型构建和船体原地转弯运动模型构建,采用直线和原地转弯相结合的运动方式,即直线运动到转弯点时先减速到零,进行原地转弯后再加速到巡航速度。该运动方式可以形成折线而非带圆弧的巡航轨迹,在满足投饵需求的前提下实现航速和航向更好的解耦,降低控制难度,提升抗干扰能力。采用PID航向、航速运动控制算法进行巡航路径控制,使用基于RTK(real time kinematic)模式的高精度GPS系统采集池塘四角坐标,根据投喂路径计算和设定航道关键点(出发点、插入点、转弯点)处的位置坐标,插入点根据直线运动的长度进行确定。将关键点坐标下载至投饵装置控制系统,控制系统根据出发点和插入点及转弯点之间的位置信息进行相应的直行和转弯动作。开发主控板卡和手持式远程遥控器,完成无线数传电台的选用。选择动力锂电池作为投饵装置控制系统的供电源。以上海市崇明区崇东水产养殖合作社为基地,以明轮驱动的自主导航投饵装置为试验对象,在上海市崇明区崇东水产养殖合作社池塘进行测试,池塘存在增氧机、电线杆等障碍物,试验条件更加符合虾蟹塘实际投喂环境,测试结果更具真实性。对投饵装置的导航精度和投饵能力进行测试,投饵装置自主导航时,平均速度为0.72m/s,最大直线偏航量为0.8m,最大转弯偏航量为0.5m,平均投饵为1.3kg/min,性能比较稳定,能够通过折线运动方式解决池塘中存在增氧机、电线杆等巡航轨迹设计问题,特别是在大风环境下经过了验证,显著降低了劳动强度。40天测试过程表明,所研发的投饵装置具有较好的可靠性,满足实际虾蟹塘现场应用要求。