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(shè)的高速發(fā)展時期，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，限于當時技術(shù)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(chǎn)安全、國民經(jīng)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(zāi)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(wù)，水下機器人技術(shù)的應(yīng)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(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、水下機器人技術(shù)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(nèi)容。
　　第二章，針對大壩檢測實際應(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)、運動控制性能這三個方面要求基礎(chǔ)上，著重研究了“海螺三號”水下機器人系統(tǒng)構(gòu)成和工作流程、噴墨裝置設(shè)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(shè)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(shè)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(zhì)。
　　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(quán)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(gòu)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(yīng)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