检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋科学 2020年第9期44卷 130-138页

作者：李小岗王红都黎明刘鑫中国海洋大学工程学院山东青岛266100 四川警学院侦查系四川泸州646000

针对水下机器人机械臂系统的强耦合、强非线性、复杂海洋多源干扰等因素影响,提出了滑模自抗扰控制器,将复杂系统模型转变为简单的积分串联系统,将内部参数不确定性、测量误差、建模误差和海洋多源干扰等扰动归结为总扰动,并采用线性扩... 详细信息

针对水下机器人机械臂系统的强耦合、强非线性、复杂海洋多源干扰等因素影响,提出了滑模自抗扰控制器,将复杂系统模型转变为简单的积分串联系统,将内部参数不确定性、测量误差、建模误差和海洋多源干扰等扰动归结为总扰动,并采用线性扩张观测器对其进行估计并抵消。利用滑模控制器提高系统对参数摄动的不敏感性,增强控制系统的抗干扰性能,通过李雅普诺夫理论分析了控制系统的有界稳定性。仿真结果表明滑模自抗扰与传统滑模控制和自抗扰控制相比,能使水下机器人机械臂实现更好的轨迹跟踪,且系统具有更好的抗干扰能力。

关键词：水下机器人-机械臂系统自抗扰控制线性扩张状态观测器变结构滑模控制

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基于自适应干扰观测器的水下机器人—机械臂系统反步控制

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水下无人系统学报 2023年第3期31卷 413-420页

作者：侯冬冬都军民秦丽萍王凯经慧祥李广华中国船舶集团有限公司第713研究所河南郑州450015 河南省水下智能装备重点实验室河南郑州450015

针对水下机器人-机械臂系统的强耦合、建模不确定性和环境扰动复杂的特点,提出了一种自适应干扰观测器的反步控制方法。将海洋多源干扰用线性外系统描述,设计自适应观测器进行估计。针对实际驱动器存在的输入饱和问题,设计了辅助动力系... 详细信息

针对水下机器人-机械臂系统的强耦合、建模不确定性和环境扰动复杂的特点,提出了一种自适应干扰观测器的反步控制方法。将海洋多源干扰用线性外系统描述,设计自适应观测器进行估计。针对实际驱动器存在的输入饱和问题,设计了辅助动力系统。在此基础上,进一步设计了反步控制器,并通过李雅普诺夫理论分析了闭环跟踪系统的有界稳定性。最后通过2关节水下机器人-机械臂系统进行仿真验证,结果表明与传统的比例积分微分控制相比,文中方法能够更好地使机器人-机械臂系统跟踪预定轨迹,且具有更好的抗干扰能力。

关键词：水下机器人-机械臂系统自适应干扰观测器反步控制

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基于类拉格朗日方程的UVMS动力学简化建模方法

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水下无人系统学报 2024年第5期32卷 891-900页

作者：杨青宇任凭王浩中国海洋大学工程学院自动化及测控系山东青岛266100

作为一种具有强非线性、强耦合、时变、冗余且高维度的复杂系统,水下机器人-机械臂系统(UVMS)的建模、运动控制和稳定性研究都具有较大的难度。在动力学建模中,对于自由度较高的复杂UVMS,采用传统拉格朗日方程建模,需要对广义坐标向量... 详细信息

作为一种具有强非线性、强耦合、时变、冗余且高维度的复杂系统,水下机器人-机械臂系统(UVMS)的建模、运动控制和稳定性研究都具有较大的难度。在动力学建模中,对于自由度较高的复杂UVMS,采用传统拉格朗日方程建模,需要对广义坐标向量和其导数分别进行求导和求偏导操作,会面临符号求导计算量大、建模效率低等问题。因此,文中基于类拉格朗日方法提出一种适用于6+n自由度UVMS的动力学简化建模方法,以减少符号化公式推导的运算量,提高建模效率与结果的准确性。最后结合BlueROV水下机器人与Reach Alpha水下机械臂的实物参数对所建立的模型进行了数值仿真,实验结果验证了UVMS的复杂耦合性。基于文中方法建立的动力学模型具有明确、清晰的方程形式,能够为控制算法研究与耦合力优化提供有力支撑,为动力学参数设计与轨迹规划研究提供参考。

关键词：水下机器人-机械臂系统类拉格朗日方程简化建模

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基于线特征的水下机器人视觉伺服目标抓取控制研究

基于线特征的水下机器人视觉伺服目标抓取控制研究

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作者：徐明浩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

进入21世纪,水下机器人领域取得了突飞猛进的发展。水下机器人作为各国进行深海环境勘探与水下作业的主要技术手段,在人类进行海洋资源利用开发的过程中拥有举足轻重的地位。随着机器人在水下环境中的应用日趋精细复杂,其中大量的工作... 详细信息

进入21世纪,水下机器人领域取得了突飞猛进的发展。水下机器人作为各国进行深海环境勘探与水下作业的主要技术手段,在人类进行海洋资源利用开发的过程中拥有举足轻重的地位。随着机器人在水下环境中的应用日趋精细复杂,其中大量的工作不仅需要水下机器人具有对周围环境进行观测与感知的能力,更需要其具备在非结构化环境中与周围物体进行交互的作业能力。因此,由传统水下机器人搭载多功能机械臂组成的水下机器人-机械臂系统(Underwater Vehicle Manipulator System,UVMS)正逐渐成为海洋智能装备领域的研究热点。对水下目标进行稳定可靠的抓取是UVMS具有与周围环境进行交互能力的重要体现。为实现这一任务,目前UVMS对水下目标进行抓取往往都是通过操作人员在水面控制台进行远程实时遥控的方式完成的。这种遥操作的方法需要专业操作人员在海上长时间进行高强度操作,并强调操作员在回路中的作用,不利于长时间的精细作业和系统智能程度的提升。与UVMS的遥控抓取相比,在回路中引入搭载摄相机的视觉反馈,从而利用视觉反馈信息去引导UVMS完成抓取所形成的视觉伺服自主抓取方案具有反应速度、工作效率和智能化程度的全面优势。为此,本文从UVMS视觉伺服自主抓取的任务出发,主要研究内容如下:1)完成UVMS视觉抓取系统模型的搭建。根据视觉抓取系统所搭载摄像机不同的安装方式,通过分析UVMS的正向运动学以及摄像机的透视投影模型确定摄像机所观察空间物体与其在图像空间中对应位置的关系,同时推导得到一种适用于任意摄像机安装位置的视觉抓取系统通用结构框架,为后续视觉伺服抓取方法的研究奠定了基础。2)针对UVMS视觉伺服自主抓取的运动学控制问题,将线特征在图像空间中使用特征参数进行表示并推导线特征的图像雅可比矩阵,建立图像空间特征运动与UVMS期望运动的关系。基于不同摄相机配置和UVMS冗余自由度的特点提出两种基于线特征的视觉伺服抓取方法,针对摄相机“眼到手”配置建立图像空间误差与艇体期望运动间映射,实现机械臂固定艇体运动状态下的悬浮抓取;针对摄相机“眼在手”配置建立特征误差与UVMS各广义自由度运动间映射,实现艇体和机械臂协调运动状态下的悬浮抓取。同时考虑到抓取过程中可能出现的线特征提取突然中断的情况,提出一种视觉特征暂时消失情况下的抓取策略保证抓取任务正常进行。3)针对视觉伺服自主抓取过程中的动力学控制问题,构建了一种基于时延估计的UVMS运动控制算法。该方法使用时延估计项对UVMS所受到的集总干扰进行实时估计与补偿且对模型精准程度的依赖性较低,文章应用Lyapunov理论对其稳定性进行分析并通过联合仿真实验验证了其控制性能,仿真结果表明了所提出基于线特征的视觉伺服目标抓取控制方法的有效性。

关键词：水下机器人-机械臂系统自主作业目标抓取视觉伺服运动控制

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基于海管维修的UVMS运动规划方法

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自动化与仪表 2021年第4期36卷 24-29,50页

作者：郭宇礼魏延辉谢吉顺王佐强章仲怡渤海石油航务建筑工程有限责任公司天津300452 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

定期对海底海管进行检测维修对保障海上油气田的正常生产具有重要作用,采用水下机器人-水下机械臂(简称UVMS系统)进行海管检测和维修能够实现无人自主化作业,减少检修成本,具有工程价值和现实意义。该文针对UVMS系统在海管检测和维修中... 详细信息

定期对海底海管进行检测维修对保障海上油气田的正常生产具有重要作用,采用水下机器人-水下机械臂(简称UVMS系统)进行海管检测和维修能够实现无人自主化作业,减少检修成本,具有工程价值和现实意义。该文针对UVMS系统在海管检测和维修中局部自由度冗余导致的任务分配问题,提出了一种基于模糊逻辑的UVMS运动学任务规划方法,通过仿真实验验证了该运动规划方法的可行性和有效性,能够满足海管维修作业的要求。

关键词：海管维修水下机器人-机械臂系统模糊逻辑运动学规划

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水下二连杆机械臂滑模控制优化研究

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计算机应用文摘 2024年第18期40卷 145-153,156页

作者：张瑶于华明张子良王梦啸李丕学中国海洋大学三亚海洋研究院海南三亚572000 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266000 自然资源部海洋咨询中心北京100161 上海市海洋监测预报中心上海200000

水下机器人-机械臂系统(UnderwaterVehicle-ManipulatorSystem,UVMS)在海洋资源采集与探索中具有重要作用。由于工作环境在水下,UVMS容易受到海流冲击,导致偏离预期位置。文章通过分析非水环境下的机械臂动力学、水动力学、机械臂对ROV... 详细信息

水下机器人-机械臂系统(UnderwaterVehicle-ManipulatorSystem,UVMS)在海洋资源采集与探索中具有重要作用。由于工作环境在水下,UVMS容易受到海流冲击,导致偏离预期位置。文章通过分析非水环境下的机械臂动力学、水动力学、机械臂对ROV本体的耦合影响,以及脐带缆对ROV本体的耦合影响,对水下二连杆机械臂进行动力学建模,并对其滑模控制方法进行研究。针对传统滑模控制的抖振问题,文章提出了一种基于改进指数趋近律的滑模控制方法,并利用MATLAB中的Simulink模块进行仿真。仿真结果表明,与传统滑模控制相比,基于改进指数趋近律的滑模控制方法有效抑制了抖振,提高了水下机械臂的动态稳定性。

关键词：水下机器人-机械臂系统动力学滑模控制

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