水下機器人故障診斷與容錯控制技術

所属分类:人工智能  
出版时间:2012-2   出版时间:朱大奇、 胡震 國防工業出版社 (2012-02出版)   作者:朱大奇,胡震 著   页数:239  

内容概要

  《水下機器人故障診斷與容錯控制技術》在綜述近年來水下機器人故障診斷與容錯控制技術研究進展的基礎上,重點闡述水下機器人傳感器系統故障診斷與容錯控制、水下機器人推進器系統故障診斷與容錯控制理論及其仿真研究和應用開發。最後以實際水下機器人為研究對象,以深水實驗池為平台,研究傳感器故障診斷與容錯控制、推進器故障辨識與容錯控制水池實驗和診斷系統,逐個闡述其診斷原理,分析實驗數據,力圖給出一個系統實用化的水下機器人故障診斷與容錯控制方法。

作者简介

朱大奇,1964年11月生,博士。教授、博士生導師。現為上海海事大學水下機器人與智能系統實驗室主任。上海市優秀學科帶頭人。上海市模範教師。主持國家863計劃、國家自然科學基金及市部級重點項目16項。獲上海市科技進步二等獎2次、三等獎1次。以第一作者或通信作者發表SCI論文20篇、EI期刊論文46篇,出版專著2部、教材3部,授權國家專利6項,相關論文論著他引近1400篇次。主要研究方向︰水下機器人故障診斷與容錯控制,水下機器人路徑規劃與軌跡跟蹤。人工神經網絡與信息融合。 胡震,1967年11月生,中國船舶重工集團公司702研究所研究員,“蛟龍號”7000米載人潛水器副總設計師。作為主要負責人。參與近10項水下機器人設計與研制工作,獲國家科技進步二等獎1次、國防科工委科技進步一等獎1次。在國內外期刊發表論文近20篇。主要研究方向︰水下機器人總體設計分析、智能控制、機器人視覺及水下機器人操控。

书籍目录

第l章水下機器人概述 1.1水下機器人的相關概念 1.2水下機器人研究概況 1.2.1 纜控水下機器人(ROV)研究概況 1.2.2 自治水下機器人(AUV)研究概況 1.2.3 國內水下機器人研究概況 1.3水下機器人的組成 1.3.1 水下機器人的硬件系統 1.3.2水下機器人的導航與通信系統 1.3.3水下機器人的控制系統 1.4水下機器人技術研究展望 1.4.1 水下機器人的可靠性技術 1.4.2水下機器人的能源動力技術 1.4.3 水下機器人的水下目標探測與識別技術 1.4.4水下機器人的導航定位與水下通信技術 1.4.5 自治水下機器人的水下路徑規劃與安全避障技術 1.4.6水下機器人的運動控制技術 1.4.7水下機器人的其他技術 參考文獻 第2章水下機器人控制技術 2.1水下機器人的運動學基礎 2.1.1 坐標系及坐標變換 2.1.2水下機器人空間運動數學模型 2.2水下機器人的動力學基礎一 2.2.1 水動力和力矩 2.2.2推進器的推力和推力矩 2.2.3 浮力、重力和浮力矩、重力矩 2.2.4外部擾動力 2.2.5 水下機器人空間動力學運動方程 2.3水下機器人的推進器布置 2.3.1推進器的數量與布置要求 2.3.2 幾種常見推進器的布置及推力計算 2.4水下機器人的基本控制回路 2.4.1 自動定深回路和自動定高回路 2.4.2 自動定向控制回路 2.4.3航行速度與定位控制回路 2.5水下機器人的閉環控制算法 2.5.1數字PID控制算法 2.5.2 自適應控制算法 2.5.3滑模控制算法 2.5.4模糊控制及神經網絡控制算法 參考文獻 第3章故障診斷與容錯控制技術 3.1 故障診斷與容錯控制的目的與意義 3.2故障診斷方法 3.2.1故障診斷方法分類 3.2.2基于知識的故障診斷方法 3.3容錯控制技術 3.3.1容錯控制的基本概念 3.3.2容錯控制的方法 3.4水下機器人故障診斷與容錯控制 3.4.1 水下機器人故障診斷方法 3.4.2水下機器人容錯控制技術 3.4.3水下機器人故障診斷與容錯控制技術展望 參考文獻 第4章水下機器人傳感器故障診斷 4.1 水下機器人的主要傳感器及其故障 4.1.1 導航與定位系統傳感器 4.1.2姿態與位置傳感器 4.1.3 附屬裝置傳感器 4.2有限脈沖響應濾波器故障檢測算法 4.2.1 水下機器人的有限脈沖響應濾波器模型 4.2.2水下機器人的傳感器故障檢測算法 4.3 0UTLAND1000水下機器人實驗系統 4.3.1 OUTLAND1000傳感器與推進器 4.3.2 OUTLAND1000通信系統與水面支持系統 4.4基于FIR的傳感器故障診斷算法與水池實驗 4.4.1 OUTLAND1000方向傳感器(羅經)故障設定及實驗 4.4.2 OUTLAND1000方向傳感器故障檢測及實驗分析 4.4.3 傳感器時變性故障診斷的實驗及結果 …… 第5章水下機器人傳感器故障容錯控制 第6章 水下機器人推進器故障診斷與容錯控制 第7章水下機器人故障診斷與容錯控制仿真 第8章 水下機器人故障診斷與容錯裝置開發

章节摘录

版權頁︰   插圖︰   1.水下機器人的水下承壓、密封及特種材料技術 目前,AUV的微型計算機、電子元器件和電池組一般都被放置在一個或數個耐壓艙中。耐壓艙的強度決定了AUV的工作深度,此外采用質量小的耐壓艙還可提高AUV的續航時間。耐壓艙的形狀主要為帶半球形封蓋的圓柱體,而其材料主要有金屬材料和復合材料,金屬材料中最常用的是鋁合金,由于鈦合金具有良好的機械性能、抗腐蝕性能和無磁性,可以預計隨著成本的降低以及制造工藝的改進,鈦合金將得到廣泛應用。中船重工集團702所的7000m載人潛水器采用的就是鈦合金球體耐壓艙。 AUV材料技術開發的重點是廉價的輕型材料,這類材料應具有大浮力、大強度、耐腐蝕及抗生物附著等特點。材料類型包括塑料、玻璃鋼、陶瓷和合成物等,可以用玻璃縴維和石墨碳復合材料制造高強度輕型非鐵質殼體。使用石墨復合材料的難點是穿透殼體的零件的密封、殼體連接、肋骨配置形式以及散熱問題,采用金屬基體復合材料也許能解決上述難題。 2.水下機器人的系統辨識技術 系統辨識是水下機器人運動控制、狀態監測、診斷及容錯系統開發的基礎。目前,水下機器人的系統辨識方法主要有基于模型的系統參數辨識與基于神經網絡等人工智能方法的系統辨識。如Rida0等人利用最小二乘法對開架式水下機器人進行了艏向、縱向、潛浮及橫移自由度的動力學模型辨識;Marco等人利用遞歸的卡爾曼濾波器進行了Phoenix水下機器人縱向自由度方向的動力學模型辨識並進行了建模誤差分析。目前,有關水下機器人的系統辨識方法都是針對水下機器人的某些自由度,在模型簡化和環境簡化的前提下進行水下機器人模型參數辨識,實驗數據絕大多數是在理想水池中取得的。但是實際的情況常常是︰由于水下機器人硬件配置改變、海流的影響、配置的水下機械手作業影響而引起動態特性變化;另外,水下機器人各個自由度之間存在相互耦合。因此,真正實用、有效、準確的系統辨識方法還有待進一步研究與探討,特別是要研究各種實際海洋環境的在線水下機器人模型辨識技術。 3.水下機器人的系統仿真技術 智能水下機器人通常工作在無法預知的或危險的環境中,在保持空間運動控制的同時,完成復雜的任務與使命。由于水下機器人工作環境的不可接近性,使得其硬件與軟件體系的研究、開發和測試比較困難,研究人員難以對其行為進行監控。為此,有必要研究和開發水下機器人的系統仿真器,使其成為研究工作的重要手段,即以仿真器作為調試平台,對水下機器人各分系統進行調試和檢驗,對所研究的機器人硬、軟件進行正式試驗之前的試驗性評估。通過建立系統仿真平台,在實驗室環境下仿真各種海況以及水下機器人在執行任務中可能出現的故障以及產生的後果,從而制定相應的對策,這對于水下機器人的安全性和可靠性測試是尤為重要的。另外,在正式試驗結束之後,仿真器可以根據記錄的各種傳感器數據、系統狀態的轉換數據等,再現整個作業過程,從而可以對水下機器人在控制指令下的動態響應和各軟件的執行情況進行進一步分析。

编辑推荐

《水下機器人故障診斷與容錯控制技術》可供從事機器人研究的科研人員、相關專業的研究生或本科高年級學生使用。

图书封面




    水下機器人故障診斷與容錯控制技術下載



用户评论 (总计1条)

 
 

  •     該書對水下機器人的共性關鍵技術、故障診斷與容錯技術做了較好的分析綜述,對科研具有較高的參考價值。
 

計算機與互聯網 PDF免费下载,人工智能PDF免费下载。 计算机教程网 

计算机教程网 @ 2017