大壩機器人滲漏檢測系統(tǒng)與定姿控制研究.pdf

1、上世紀五六十年代是我國大壩建設的高速發(fā)展時期，大部分大壩工程已經服役近六十年，出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象，限于當時技術條件，老化情況更為嚴重。大壩穩(wěn)定運行影響到人民生命財產安全、國民經濟發(fā)展等方面，一旦其安全出現(xiàn)問題，對社會和生態(tài)的影響都是災難性的，因此需要定期對大壩的安全狀態(tài)做評估。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雜水下環(huán)境的作業(yè)任務，水下機器人技術的應用可以有效地解決這個問題。
　　本

2、論文以“海螺三號”水下機器人為研究對象，深入研究了水下機器人大壩裂紋檢測平臺配置要求、動力定姿控制算法以及推力容錯控制算法，為水下機器人在大壩檢測作業(yè)中的應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、水下機器人技術的研究現(xiàn)狀，并對水下機器人運動控制算法、推力分配算法以及容錯控制算法研究進行詳細概述，提出了本論文的研究意義，引出文章的主要研究內容。
　　第二章，針對大壩檢測實際應用需求，

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、運動控制性能這三個方面要求基礎上，著重研究了“海螺三號”水下機器人系統(tǒng)構成和工作流程、噴墨裝置設計和工作原理，以及基于多線程編程實現(xiàn)的各功能模塊化設計。
　　第三章，針對推進器冗余布置的推力分配最優(yōu)問題，提出了基于原始-對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。針對水下機器人頂流作業(yè)的動力定姿穩(wěn)定性問題，設計了變增益PID控制器，并通過

4、仿真實驗驗證了變增益PID控制器相比于傳統(tǒng)PID控制器具有更好的動態(tài)特性和控制品質。
　　第四章，針對復雜水下環(huán)境可能出現(xiàn)常見的推進器故障問題，分析了推進器故障對頂流能力和艏向閉環(huán)性能的影響。提出了基于偽逆權值法的推進器開環(huán)推力分配算法，對比仿真實驗驗證了該容錯算法的有效性和進行容錯推力重構的必要性。
　　第五章，介紹了“海螺三號”水下機器入水池實驗和工程應用情況，詳細闡述了實驗的具體流程。通過水池實驗對比進一步檢驗變增益P