大壩機(jī)器人滲漏檢測系統(tǒng)與定姿控制研究.pdf

1、上世紀(jì)五六十年代是我國大壩建設(shè)的高速發(fā)展時(shí)期，大部分大壩工程已經(jīng)服役近六十年，出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象，限于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件，老化情況更為嚴(yán)重。大壩穩(wěn)定運(yùn)行影響到人民生命財(cái)產(chǎn)安全、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面，一旦其安全出現(xiàn)問題，對(duì)社會(huì)和生態(tài)的影響都是災(zāi)難性的，因此需要定期對(duì)大壩的安全狀態(tài)做評(píng)估。目前，大部分大壩水下檢測工作由潛水員完成，但是由于各種條件限制無法完成某些復(fù)雜水下環(huán)境的作業(yè)任務(wù)，水下機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決這個(gè)問題。
　　本

2、論文以“海螺三號(hào)”水下機(jī)器人為研究對(duì)象，深入研究了水下機(jī)器人大壩裂紋檢測平臺(tái)配置要求、動(dòng)力定姿控制算法以及推力容錯(cuò)控制算法，為水下機(jī)器人在大壩檢測作業(yè)中的應(yīng)用拓展了新的解決思路。本論文章節(jié)分布如下:
　　第一章，主要介紹了本論文的研究背景、水下機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法、推力分配算法以及容錯(cuò)控制算法研究進(jìn)行詳細(xì)概述，提出了本論文的研究意義，引出文章的主要研究內(nèi)容。
　　第二章，針對(duì)大壩檢測實(shí)際應(yīng)用需求，

3、提出了“高清攝像+噴墨示蹤”的解決方案，在分析硬件組成、交互界面及軟件架構(gòu)、運(yùn)動(dòng)控制性能這三個(gè)方面要求基礎(chǔ)上，著重研究了“海螺三號(hào)”水下機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成和工作流程、噴墨裝置設(shè)計(jì)和工作原理，以及基于多線程編程實(shí)現(xiàn)的各功能模塊化設(shè)計(jì)。
　　第三章，針對(duì)推進(jìn)器冗余布置的推力分配最優(yōu)問題，提出了基于原始-對(duì)偶法的推力分配算法，解決了傳統(tǒng)偽逆法存在的推力輸出飽和問題。針對(duì)水下機(jī)器人頂流作業(yè)的動(dòng)力定姿穩(wěn)定性問題，設(shè)計(jì)了變增益PID控制器，并通過

4、仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了變增益PID控制器相比于傳統(tǒng)PID控制器具有更好的動(dòng)態(tài)特性和控制品質(zhì)。
　　第四章，針對(duì)復(fù)雜水下環(huán)境可能出現(xiàn)常見的推進(jìn)器故障問題，分析了推進(jìn)器故障對(duì)頂流能力和艏向閉環(huán)性能的影響。提出了基于偽逆權(quán)值法的推進(jìn)器開環(huán)推力分配算法，對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該容錯(cuò)算法的有效性和進(jìn)行容錯(cuò)推力重構(gòu)的必要性。
　　第五章，介紹了“海螺三號(hào)”水下機(jī)器入水池實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用情況，詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)的具體流程。通過水池實(shí)驗(yàn)對(duì)比進(jìn)一步檢驗(yàn)變增益P