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是淡淡的忧伤啊
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天天考古

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田烈余1,2 盛堰1,2 陈春亮1,2(广州海洋地质调查局 广州 510760;国土资源部海底矿产资源重点实验室 广州 510760)第一作者简介:田烈余(1981—),男,硕士研究生,研究方向为ROV机电液智能控制和海洋地质调查。摘要 针对水下机器人机械手抓取专用工具及操作准确、快速、可靠平稳地要求,设计一种应用ROV的模糊滑模控制器(滑模控制器,本质上是一类特殊的非线性控制,且非线性表现为控制的不连续性)。该控制器的动态性能取决于滑模系数,与控制对象的参数无关,状态轨线始终保持在切换面上,从而获得全局鲁棒性(表征控制系统对特性或参数扰动的不敏感性),提高了位置控制系统的精度。联合仿真结果表明:该控制器具有良好的动态、稳定性能以及较强的鲁棒性,能够使水下机器人的机械手操作快速准确平稳。关键词 水下机器人 模糊 滑模 联合仿真1 引言水下机器人的机械手是由液压缸、电液比例阀、伺服放大器、信号调节器和传感器等组成。该系统具有非线性、滞后性、大惯性等特点。而且水下机器人机械手工作在复杂的海洋环境下,考虑到运动的时变性,环境的复杂性和不确定性,建立精确的运动模型是十分困难的,所以需要对机械手有良好的控制算法。而常规PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential coefficient)控制的缩写,简称PID控制)控制需要建立被控对象精确的数学模型,难以处理复杂的时变性和非线性控制系统,它不能实时调整PID参数,且响应速度不够快。模糊控制可以把人的经验转化为控制策略,对时变的、非线性的、滞后的、高阶大惯性的被控对象,但却无法消除静态误差,需要引入积分作用[1]。基于以上原因,采用模糊滑模控制器,它是典型的非参数模型智能控制器,无需受控系统的数学模型各种准确的参数,仅需要确定机械手系统的工作环境就可以对系统进行控制,并根据不同的工作环境调整控制参数,使其达到最优的控制效果,与其他常规依赖模型的控制算法比,具有良好的过渡性能和鲁棒性特点[2,3]。2 模糊滑模的控制方法的设计1 系统描述水下机器人的机械手是一个典型的阀控缸系统,根据以往的数学模型可知为一三阶控制系统[4,6],其状态方程可表示为:x(n)=f(x,t)+g(x,t)u(t)+d(t) (1)x=[x,x,…,x(n-1)]T,y=x (2)其中x⊂Rn,u⊂R,y⊂R,n=3。假设|d(t)|≤D。2 滑模控制器的设计定义全局滑模面为: 其中c > 0,e为跟踪误差。而跟踪误差为:e=r-θ其中r为位置指令。为了实现全局滑模,函数F(t)需要满足以下三个条件:(1) ;(2)F(t)→0 as t→∞;(3)F(t)一阶可导。其中e0与 是位置误差及其导数。条件(1)使系统状态位于滑模面上,条件(2)保证了闭环系统稳定性,条件(3)是滑模存在条件的要求。根据上述分析,将F(t)定义为:F(t)=s(0)exp(-λt) (3)其中λ>0,s(0)为初始时刻的s(t)。滑模控制律设计为:南海地质研究(2014)3 模糊控制器的设计滑模存在的条件为南海地质研究(2014)图1 二维平面内的滑模运动F1 The sliding mode motion in a 2D plane由图1可见,当系统到达滑模面后,将会保持在滑模面上。K(t)为保证系统运动得以到达滑模面的增益,其值必须足以消除不确定项的影响[2]。模糊规则如下:如果 ,则K(t)应增大。如果 ,则K(t)应减小。由式可以设计关于 和K(t)之间的关系的模糊系统(图2,图3),在该系统中, 为输入,K(t)为输出。系统输入输出的模糊集分别定义如下(图2,图3):南海地质研究(2014)K(t)={ NB NM Z PM PB}其中NB为负大,NM负中,Z零,PM正中,PB正大。图2 模糊输入隶属函数F2 The membership function of the fuzzy input模糊系统的输入输出隶属函数所示选择如下模糊规则:(1)IF is PB THEN K(t)is PB(2)IF is PM THEN K(t)is PM(3)IF is Z THEN K(t)is Z(4)IF is NM THEN K(t)is NM(5)IF is NB THEN K(t)is NB采用积分的方法对 的上界进行估计:南海地质研究(2014)其中G为比例系数,G>0。控制系统的结构如图4所示。用 代替6的K(t),则控制率为南海地质研究(2014)图3 模糊输出隶属函数F3 The output fuzzy membership function图4 模糊滑模控制系统结构F4 Fuzzy sliding mode control system structure3 水下机器人机械手的系统建模及联合仿真仿真模型所有的物理参数都按照实际条件进行设置,系统液压油泵输入转数为1450r/min,公称排量:63mL/r,供油压力设定4 MPa,油缸规格一样,缸筒内径为50mm,活塞杆的直径为32mm,长度为300mm;两个缸活塞杆的初始位置都为150mm;所有油管的内径都为14mm;液压油密度ρ=87×103kg/m3,弹性模量β为680MPa,比例阀的最大通油面积为5×10-5m2,最大开口度为005m,节流口流量系数为Cd=7;泄露面积为1×10-12m2,模拟负载力为75KN。在Simulink(Simulink,为MATLAB最重要的组件之一)中的部分主要是 fuzzyxc(fuzzyxc,Simulink组件中的模糊控制仿真模块)控制部分,因为在Simulink中实现液压机械手庞大的机械系统(图5),显然是非常复杂,而相对于机械系统来说,仅只是控制器部分,将会使模型变的非常的简单[2,4]。图6为Simulink模型中的模糊滑模控制模块,其中包括了控制器、AMESim仿真模型以及信号处理子系统[5,6]。图5 机械手系统仿真模型F5 Hydraulic transfer feeder simulation model图6 主程序图F6 Main program diagram4 仿真结果分析表示给出的位移指令y=sin(2πt),取M=2,采用控制式(7),取G=400,c=150,λ=10,仿真时间为10s时的位移跟踪曲线。从图7可以看出2s就可以跟踪上给定的位移指令,机械手运动时间一般为30s。图7 正弦位置跟踪F7 Sine position tracking5 结语通过分析型水下机器人的动态特性,建立了位置控制的动态模型。并针对系统特性设计了模糊滑膜控制器,在MATLAB环境中进行了仿真实验,结果表明模糊滑膜控制比传统的PID具有更好的快速性、稳定性,而且能够克服外界扰动的影响。解决了水下机器人机械手的非线性、滞后、大惯性等难以控制的问题,具有重要的理论意义和工程实际应用价值。参考文献[1]谷娜基于AMESim 和simulink 的汽车电动助力转向器系统的联合仿真[D]四川:西华大学[2]刘金琨滑模变结构控制MATLAB 仿真[M]北京:清华大学出版社,[3]刘金琨先进PID 控制MATLAB 仿真[M]北京:电子工业出版社,[4]Lynn A,Smid E,Eshraghi M,et Modeling hydraulic regenerative hybrid vehicles using AMESim and Matlab/Simulink[5805-03][J]PROCEEDINGS⁃SPIE THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL Engineering,V36(5805):43-47[5]Jing B D,Lu S,Yang L Z,et Research of Hydraulic Jack Leakage Diagnosis Emulation Base on Wavelet/AMEsim[J]Key Engineering Materials,V36(392):103-108[6]邬国秀基于AMESim 的阀控液压缸液压伺服系统的仿真[J]计算机应用技术,V35(1):28-30Fuzzy Sliding Mode Controller Applied Research in the ROV's Mechanical HandsTian Lieyu1,2Sheng Yan1,2Chen Chunliang1,2(Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760;Key laboratory of Marine Mineral Reasources,MLR,Guangzhou,510760)Abstract:For underwater robot manipulator grab special tools and operation accurate,fast,reliable smoothly requirements,design a kind of application of fuzzy synovial controller ROVThe controller of the dynamic performance depends on the sliding mode coefficient,and the parameters of the controlled objects,not state rail line remains in on the switch,so as to achieve global robustness,and improve the precision of the position control system The union simulation results show that the controller has good dynamic,stable performance and strong robustness,can make underwater robot manipulator smooth operation quickly and Key words:ROV;Fuzzy;Silding;The Union Simulation
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Sally-yiner

需要的话请发邮件我,我把文献给你,为节省大家时间,请看一下本人个人说明,谢谢。【篇名】 来自国际机器人联合会的报告——机器人的发展趋势 CAJ原文下载 PDF原文下载 【刊名】 机器人技术与应用 1997年04期 编辑部Email CJFD收录期刊 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 <正>国际机器人联合会拥有一个有关世界机器人专家和机器人商人的信息网络,利用这一网络,国际机器人联合会得出了一个季度发展趋势报告,指出了哪些地区在机器人和自动化贸易方面有增长的趋势。这一报告是根据26个成员国提供的数据直接得出的。 【光盘号】 INFO97S7 5 【篇名】 机器人技术的发展趋势 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 王坤兴 【刊名】 机器人技术与应用 1999年06期 编辑部Email CJFD收录期刊 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 目前,机器人技术出现如下三个重大变化:开放型体系结构的PC控制器;与先进的CAD/CAM相结合;仿真 【光盘号】 INFO99S4 【篇名】 新千年的机器人发展趋势 CAJ原文下载 PDF原文下载 【刊名】 机器人技术与应用 2000年04期 编辑部Email CJFD收录期刊 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 2000年被认为是主要汽车项目不多的一年,但汽车供应商与一般工业的新增项目将超过这一负面趋势。据发言人透露,欧洲和美国市场进展情况良好,到去年为止,欧洲市场增长极好,美国市场保持与去年大致相同的水平,亚洲市场也正在扩大。就一般工业而论,很难得到市场增 【光盘号】 INFO0012S2 【篇名】 机器人技术的发展趋势与最新发展 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 陈博 【刊名】 西安教育学院学报 2004年03期 编辑部Email CJFD收录期刊 【机构】 北京邮电大学自动化学院 【关键词】 机器人技术 发展趋势 自动化 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域,也是一个国家工业自动化水平的重要标志。 【光盘号】 SOCI0411 【篇名】 机器人的应用现状及发展趋势 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 王亚辉 何耀民 【刊名】 经济师 2005年08期 编辑部Email 《中文核心期刊要目总览》来源期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊 【机构】 濮阳职业技术学院 濮阳职业技术学院 河南濮阳457000 【关键词】 机器人 工业机器人 先进机器人 新进展 现状 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 机器人是当今世界备受关注的前沿课题。文章阐述了机器人在国内外的应用现状及发展趋势,并提出了目前机器人研究的热点问题。 【光盘号】 ELAW0509

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小馋猫儿richard

从1953年至1974年为第一阶段,主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。先后研制出20多艘潜水器。其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹,引起世界各国的重视。 1953年第一艘无人遥控潜水器问世,到1974年的20年里,全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。特别是1974年以后,由于海洋油气业的迅速发展,无人遥控潜水器也得到飞速发展。无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。到1981年,无人遥控潜水器发展到了400余艘,其中90%以上是直接;或间接为海洋石油开采业服务的。海洋石油和天然气开发的需要,推动了潜水器理论和应用的研究,潜水器的数量和种类都有显著地增长。载人潜水器和无人遥控潜水器(包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器)在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。1985年,潜水器又进入一个新的发展时期。80年代以来,中国也开展了水下机器人的研究和开发,研制出“海人”1号(HR-1)水下机器人,成功地进行水下实验。 1988年,无人遥控潜水器又得到长足发展,猛增到958艘,比1981年增加了110%。 这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器,大约为800艘上下,其中420余艘是直接为海上池气开采用的。无人无缆潜水器的发展相对慢一些,只研制出26艘,其中工业用的仪8艘,其他的均用于军事和科学研究。另外,载人和无人混合理潜水器在这个时期也得到发展,已经研制出32艘,其中 28艘 用于工业服务。1980年法国国家海洋开发中心建造了“逆戟鲸”号无人无缆潜水器,最大潜深为6000米。“逆朗鲸”号潜水器先后进行过130多次深潜作业,完成了太平洋海底锰结核调查海底峡谷调查、太平洋和地中海海底电缆事故调查、洋中脊调查等重大课题任务。1987年,法国国家海弹开发中心又与一家公司合作,共同建造“埃里特”声学遥控潜水器。用于水下钻井机检查、海底油机设备安装、油管辅设、锚缆加固等复杂作业。这种声学遥控潜水器的智能程度要比“逆戟鲸”号高许多。 1987年,日本海事科学技术中心研究成功深海无人遥控潜水器“海鲀3K”号,可下潜3300米。研制“海鲀3K”号的目的,是为了在载人潜水之前对预定潜水点进行调查而设计的,供专门从事深海研究的,同时,也可利用“海鲀3K”号进行海底救护。“海鲀3K”号属于有缆式潜水器,在设计上有前后、上下、左右三个方向各配置两套动力装置,基本能满足深海采集样品的需要。1988年,该技术中心配合“深海6500”号载人潜水器进行深海调查作业的需要,建造了万米级无人遥控潜水器。这种潜水器由工作母船进行控制操作,可以较长时间进行深海调查。这种潜水器可望在1992年内建成,总投资为40亿日元。日本对于无人有缆潜水器的研制比较重视,不仅有研究项目,而且还有较大型的长远计划。1988年,美国国防部的国防高级研究计划局与一家研究机构合作,投资2360万美元研制两艘无人无缆潜水器。1990年,无人无缆潜水器研制成功,定名为“UUV”号。这种潜水器重量为8吨,性能特别好,最大航速10节,能在44秒内由0加速到10节,当航速大于3节时,航行深度控制在土1米,导航精度约2节/小时,潜水器动力采用银锌电池。这些技术条件有助于高水平的深海研究。另外,美国和加拿大合作将研制出能穿过北极冰层的无人无缆潜水器。中国水下机器人2009年首次在北冰洋海域冰下调查。“大洋一号”科学考察船第21航次就在开始不久的第三航段考察中,“大洋一号”首次使用水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆“鸟巢”黑烟囱区观察到罕见的巨大黑烟囱,并用机械手准确抓获约7千克黑烟囱喷口的硫化物样品。这一发现标志着中国成为国际上少数能使用水下机器人开展洋中脊热液调查和取样研究的国家之一。依靠“大洋一号”船的精确动力定位,中国自主研制的水下机器人“海龙2号”准确降落抵达“鸟巢”黑烟囱区海底,并展开了摄像观察、热液环境参数测量。 2012年10月,中国首款“功能模块”理念智能水下机器人问世。哈尔滨工程大学船舶工程学院5人团队,在指导教师张铁栋带领下,依托水下机器人国防重点实验室,历时一年自主设计出国内首款“多功能智能水下机器人”,首次将“功能模块”理念应用于水下机器人领域。该款机器人可根据需要选择不同模块随时“换芯”、随时变身,可应对各种复杂水下作业。这款机器人获得首届“全国海洋航行器设计与制作大赛”实物制作类特等奖。该项目中自主研发应用的永磁式平面磁传动推进器、永磁式平面磁传动机械手、改装水密接插件均属国内首创,具有重要的推广价值。 2012年日本正在实施一项包括开发先进无人遥控潜水器的大型规划。这种无人有缆潜水器系统在遥控作业、声学影像、水下遥测全向推力器、海水传动系统、陶瓷应用技术水下航行定位和控制等方面都要有新的开拓与突破。这项工作的直接目标是有效地服务于200米以内水深的油气开采业,完全取代由潜水人员去完成的危险水下作业。在无人有缆潜水技术方面,始终保持了明显的超前发展的优势。根据欧洲尤里卡计划,英国、意大利将联合研制无人遥控潜水器。这种潜水器性能优良,能在6000米水深持续工作250小时,比正在使用的只能在水下4000米深度连续工作只有l2小时的潜水器性能优良的多。按照尤里卡EU-191计划还将建造两艘无人遥控潜水器,一艘为有缆式潜水器,主要用于水下检查维修;另一艘为无人无缆潜水器,主要用于水下测量。这项潜水工程计划将由英国;意大利、丹麦等国家的l7个机构参加。英国科学家研制的“小贾森”有缆潜水器有其独特的技术特点,它是采用计算机控制,并通过光纤沟通潜水器与母船之间的联系。母船上装有4台专用计算机,分别用于处理海底照相机获得的资料,处理监控海弹环境变化的资料,处理海面环境变化的资料,处理由潜水器传输回来的其他有关技术资料等。母船将所有获得的资料。经过整理,通过微波发送到加利福尼亚太平洋格罗夫研究所的实验室,并贮存在资料库里。2015年3月19日,中国自主建造的首艘深水多功能工程船——海洋石油286进行深水设备测试,首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深海底,这是国内首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深的南海。

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