深水机器人低成本导航系统的位置估计方法研究

依据6000米自治水下机器人及其长基线声学定位系统现有的导航设备,将测距声信标和机器人载体携带的低成本导航传感器:涡轮式计程仪,压力传感器以及TCM2电子罗盘测量的导航数据相融合,分别提出两种基于EKF的导航数据融合算法,对机器人的位置以及水流参数进行估计,解决复杂环境下的深水机器人位置估计问题.蒙特卡洛仿真实验和湖上试验数据后处理表明,设计的位置估计算法收敛快,精度高,计算时间小,能够满足深水机器人的导航需要.

水下机器人的神经网络自适应控制

研究了水下机器人神经网络直接自适应控制方法,采用Lyapunov稳定性理论,证明了存在有界外界干扰和有界神经网络逼近误差条件下,水下机器人控制系统的跟踪误差一致稳定有界.为了进一步验证该水控制方法的正确性和稳定性,利用水下机器人实验平台进行了动力定位实验、单自由度跟踪实验和水平面跟踪实验等验证实验.

AUV定位信号检测延时的蒙特卡洛模拟分析

在简要介绍AUV声学定位声纳接收机原理基础上,分析了CW脉冲信号在极性相关检测电路中的传输过程,建立了极性相关积分检测延时仿真分析模型。提出采用蒙特卡洛模拟方法获取检测延时的分布特征和统计参数的观点。实验结果表明蒙特卡洛模拟实验与硬件电路实验结果一致,对于解决随机性检测延时问题具有很强的能力。获得的结果可为AUV定位声纳检测门限的设定、声学测距和定位精度分析以及水声通信延时分析提供参考。

基于混合灵敏度的水下机器人鲁棒控制研究

为了使水下机器人(AUV,autonomous underwater vehicle)在多环节不确定条件下满足水下作业时动力定位的控制精度要求,深入研究了混合灵敏度鲁棒控制中各加权函数的选取原则后,设计了基于混合灵敏度的 AUV 鲁棒控制器。通过 AUV 半物理仿真平台上的动力定位试验和控制算法对比试验,证明了所设计的鲁棒控制器对于水下机器人系统的外界扰动和参数变化不确定性具有良好的抑制作用,控制效果令人鼓舞。

一种基于视觉的水下机器人动力定位方法

以7 000 m载人潜水器的工程需求为背景,以水下单目摄像机为视觉传感器,进行了水下机器人动力定位方法研究。该动力定位方法利用视觉系统测量得到水下机器人与被观察目标之间的三维位姿关系,通过路径规划、位置控制和姿态控制分解,逐步使机器人由初始位姿逼近期望位姿并最终定位于期望位姿,从而实现了机器人的4自由度动力定位。通过水池实验验证了提出的动力定位方法,并且机器人能够抵抗恒定水流干扰和人工位置扰动。同时,该动力定位方法还可以实现机器人对被观察目标的自动跟踪。

自适应LQR方法在载人潜水器动力定位中的应用研究

根据我国正在研制开发的某深海载人潜水器的特性及其对载人潜水器动力定位控制的要求,采用最优控制方法LQR与递推辨识系统参数相结合的方法———自适应LQR方法进行控制。仿真结果表明这种方法具有良好的控制效果。

一类载人潜水器的改进LQG控制研究

针对一类载人潜水器(MSV,MannedSubmersibleVehicle)在动力定位中多自由度之间存在的强耦合、非线性,以及系统参数的时变特性,文章采用带遗忘因子的递推最小二乘法和平方根法对系统参数进行辨识,然后在状态空间进行多输入多输出(MIMO)线性系统的最优控制研究。仿真结果表明,该两种改进LQG控制方法对于外界扰动以及系统的参数时变具有良好的控制效果,控制精度得到提高,为实际载人潜水器控制系统的多自由度动力定位控制提供了坚实的依据。

模糊自适应PID控制在载人潜器动力定位中的应用研究

根据我国正在研制开发的某型载人潜器的特性及其对动力定位的要求 ,设计了一个模糊自适应PID控制器 ,通过模糊推理实现在线修改PID参数 ,仿真结果证明了这种方法具有良好的效果和应用性。

基于超短基线/多普勒的水下机器人位置估计

为解决深海复杂环境下采用水声定位系统实现水下机器人位置控制所带来的反馈信号延迟问题 ,提出了基于 USBL/Doppler的水下机器人位置估计算法 .文中首先根据导航系统确定卡尔曼滤波器结构并建立了系统的状态方程和观测方程 ,同时 ,为了提高估计精度 ,引入自适应卡尔曼滤波理论 ,以降低系统对环境和初始噪声估计精度的敏感性 .最后通过数字仿真验证了算法的有效性 ,并给出了结论

超短基线定位系统在ROV动力定位中应用的可行性研究

以英国 Sonardyne公司的超短基线 (Ultra- Short Base L ine)为研究对象 ,研究了该系统在各种情况下的重复定位精度 ,以及将该系统应用于水下机器人动力定位的可能性 .实验结果表明 ,即使存在姿态偏差 ,如果通过姿态传感器进行动态补偿 ,该系统仍能获得很好的重复定位精度 ,可以满足水下机器人动力定位的需要

基于超短基线的缆控水下机器人动力定位

动力定位 (DynamicPositioning(DP) )技术是水下机器人的关键技术之一。因此针对当前动力定位主要在缆控水下机器人 (ROV)中应用的情况 ,给出了ROV动力定位技术的实施方法。通过声学定位技术确定ROV的坐标 ,计算出与期望位姿的差 ,将其作为神经网络控制器的输入量来控制ROV ,从而进行动力定位。同时还重点研究了ROV动力定位中的主要研究内容即水声定位技术和定位控制技术的构建。

PCM控制的新型气液位置伺服系统的研究

本文提出了一种新型气液缸和气液位置伺服系统。该系统采用气液连动控制，充分发挥液压与气动各自的优点，大大提高了位置控制精度，同时克服单纯气动的特点。在气液回路上，利用两位三通阀、“ＰＣＭ”阀组及油开关阈实现分区控制和准确定位，解决了快速性和定位精度之间的矛盾，通过分析和实验研究表明，此方案是可行的。

机器人化三腿磨削机床的研制

以钢坯修磨为实用目的研制的一台机器人化三腿机床，具有刚度大、负载能力强、机构简单、工作空间大、无运动耦合及奇异位形等优点，首次解决了钢坯局部修磨自动化问题，配以其它加工执行器还可实现多种工艺要求。建立了该机床的运动学逆、正解方程，对其工作空间和受力分析进行了介绍，并介绍了局部修磨自动化控制系统

“探索者”号无缆水下机器人水下回收系统的设计与应用

本文详细介绍了"探索者"号无缆水下机器人水下回收系统的设计思想及电控系统的实现方法.本系统分为水上水下两部分.ROV式潜水平台型回收器,可在水下灵活运动,并可定向、定深.依靠电视跟踪技术和声纳定位技术实现回收器与水下机器人的对接.

基于黑板结构的多传感器数据溶合系统FS-1

本文借助于数据溶合方法中的引导法构成的系统在移动式机器人定位中取得了令人满意的结果.本系统的特点是:用分布式黑板作为计算机构,使系统具有并行处理能力;把时间(时序)推理引入系统.在数据溶合中考虑了时间的重要作用.本文提出的溶合方法和结构原则上可用于其它相关的问题领域.