船舶智能巡检机器人移动路径的自动控制与优化

传统机器人移动路径控制优化方法,其规划路径迭代次数较少,局部采样间隔较长,导致局部路径与规划路径存在偏差,且对巡检目标点定位不准确。为此,提出船舶智能巡检机器人移动路径的自动控制与优化方法。网格划分舰船环境信息,获取起始点至目标点的所有无碰路径,通过遗传算法,搜索出最优全局路径,检测全局最优路径环境信息,构造一个人工势场函数,判定机器人所受合力的方向和大小,在全局路径中局部控制机器人行进,再计算新位置势能,直至机器人到达目标点。进行对比实验,结果表明,此次设计方法相比传统方法,规划路径行进偏差减小了0.069 m,对目标点的定位偏差减小了5.39 cm,机器人自动控制更加精确。     

非线性自整定PID主机数字调速器

调速系统是船舶主机遥控系统的核心组成部分,船舶主机性能优劣及寿命很大程度上取决于其调速系统的性能.分析船舶主机调速系统的特点,研究了基于径向基函数(RBF)神经网络自整定非线性PID的主机转速控制,基于内模原理的偏差重复补偿PI的主机油门控制.讨论了PID参数随偏差变化的规律,控制对象的Jacobian辨识和主机油门的重复控制补偿,并分别进行了仿真.结果表明,本文设计的非线性自整定重复控制补偿调速器在充分考虑偏差特性的情况下,有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善主机运行的稳定性.     

基于LOS导航算法的无人船路径跟踪控制

为了解决无人船路径跟踪控制问题,提出基于视距导航算法（LOS导航算法）和模糊PID控制的自适应无人船路径跟踪控制方法。首先根据LOS算法将路径跟踪问题转化为航向控制问题,之后通过模糊PID控制算法进行无人船的航向控制。通过仿真表明所提出的算法路径跟踪精度高,横向偏移量小,跟踪路径平滑,对无人船的路径跟踪控制有一定的参考价值。     

舰船导航机器人的自动控制研究

传统控制方法过分依赖于机器人运动力学,在流动海平面上容易出现偏航,为了解决这个问题,提出了舰船导航机器人的自动控制研究。使用激光雷达辨识障碍物边缘和轮廓信息,通过构建直角坐标系,确定目的地的位置信息。设计最优反馈控制器结构,构建最优控制函数,结合线性二次最优控制理论,使反馈最优控制函数值取得最小值,获取舰船导航机器人的自动控制规律,使系统控制具有动态响应性能。采用动态窗口法控制导航机器人避障功能,构建运动学模型,将输入偏差信号转换为论域上的点,通过设定合理阈值实现控制器平滑切换,推导出运动轨迹方程,实现对导航方向的自动控制。实验结果表明,该方法能够按照既定路线精准避障,角度偏差控制在-5°～5°范围内,位移偏差x,y,z方向分别控制在0～0.25 m,-1.0～0 m,-0.25～0 m范围内,能够达到自动精准控制的目的。     

复杂环境下球形机器人深度控制研究

为使油浸式变压器内部检测机器人在巡检作业时具有较高的稳定性与机动性,分析机器人在变压器油中的受力及运动的基础上,建立机器人在变压器油中的垂向运动模型。考虑存在外界未知扰动情况,提出一种基于非线性干扰观测器的自适应反步深度控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制器的稳定性。仿真实验结果表明,所设计的控制器能够准确实现目标深度控制,有效解决了机器人在复杂环境下未知干扰造成的振荡问题,具有鲁棒性好、可靠性高的特点。     

基于PLC的船用恒压供水装置控制系统

当前供水装置控制系统,根据系统控制偏差,调整系统控制参数,导致系统抗干扰能力差,提出基于PLC的船用恒压供水装置控制系统设计。硬件方面,根据供水装置特征,确定系统硬件主要硬件,并选择系统核心硬件PLC型号,确定PLC配置。软件方面,由比例、积分和微分,按照线性组合的方式,形成PID控制算法,依据系统偏差及偏差变化,调整控制算法参数,设计调控指令,让PLC以梯形图编程的形式控制PID算法,实现船用恒压供水装置控制。实验结果表明,在0.3的阶跃干扰下,设计系统仅降低0.5 s的控制速度,具有较优的抗干扰能力。     

海底电缆巡检水下机器人的模块化控制系统

为了提高海底电缆巡检水下机器人操控稳定性,进行控制系统的模块化设计,在嵌入式ARM下进行海底电缆巡检水下机器人控制系统优化设计,控制系统分为上位机模块、下位机模块、探测模块、传感信息采集模块、智能信息处理模块和通信传输模块等,将照明传感器和压力传感器置于机器人控制系统的下位机部分,进行图像和环境数据采集,对采集的海底电缆分布信息在智能信息处理模块中实现加工和判断,采用MSP430F149嵌入式控制芯片进行中央控制单元开发,上位机模块实现数据上传和远程通信,采用超低功耗16位单片机MSP430F149进行机器人控制系统的集成信息处理和控制指令传输,实现系统的硬件模块化开发。测试表明,该控制系统具有很好的水下机器人稳定性控制性能,提高对海底电缆的准确巡检能力。     

嵌入式舰船智能巡检机器人优化控制

舰船智能巡检机器人控制方法经过常规的优化控制后,控制范围受到限制。为此,提出嵌入式舰船智能巡检机器人优化控制。确定控制模式为主从控制模式,使用嵌入式系统中的ARM处理器作为主控制器,选择无线通信作为主从控制器的通信方式,优化机器人轨迹跟踪控制模块,采用并联电路连接驱动芯片,控制电机驱动输入电压实现轨迹跟踪,保证实时跟踪的同时,优化机器人航向定位功能,由导航控制程序灵活控制机器人航向和速度,保证巡检机器人正常完成巡检任务。测试结果表明,与经过常规的优化后的控制方法相比,经过提出的优化控制后的控制方法能够控制机器人巡检的范围更大,更适合使用在实际项目中。     

基于Labview的PID算法在小型水下机器人中的应用

主要讨论基于图形化编程语言(Labview)的PID控制算法在小型水下机器人中的应用.利用PID算法对小型水下机器人的航向角和深度进行控制,从而提高其稳定性.实验表明,通过PID算法对机器人运动的控制,能实现水下机器人对目标进行锁定观测.通过本文的控制方案,不但简化了控制系统,同时也大大改善了小型水下机器人的工作性能,从而使其能适应较复杂的工作环境.     

基于干扰观测器的AUV三维路径自适应跟踪控制

针对水下机器人存在环境干扰时的三维路径跟踪问题,设计基于干扰观测器的非线性运动控制器.首先考虑三维空间中给定路径点坐标时的跟踪轨迹生成问题,采用三次样条算法生成二阶可导的跟踪路径,同时基于三维视线导航算法(LOS)生成姿态指令.考虑海流等未知外界干扰和模型参数不确定性对水下机器人运动的影响,采用非线性干扰观测器对干扰和不确定项进行估计,并将反步法和自适应滑模相结合设计运动控制律,解决了不确定干扰估计误差界未知的问题,并保证系统的全局渐近稳定性.最后,通过仿真实验表明该方法能够实现水下机器人的姿态控制,对于模型参数不确定和存在外界干扰的AUV有较好的自适应性和鲁棒性,可以使AUV的运动精确地跟踪期望轨迹.     

基于PLC的舰船智能巡检机器人优化控制

传统控制方法是通过规划算法采集环境信息,但由于位置因素复杂,无法准确获取无线通信范围。为此,提出基于PLC的舰船智能巡检机器人优化控制方法。运用PLC算法,选择无线通信方式,设置边界条件,求解覆盖区域的磁感应强度。再依据能量转移原理,实现舰船智能巡检机器人智能化连续任务。完成上述操作步骤后,设计舰船智能巡检机器人巡检模式处理数据、转换数据、存储数据,实现优化控制。最后,在实验中设置实验装置,检测2种方法所测的负载功率,是否能够找到最合适的无线通信范围。实验结果表明,所建方法测得的负载功率会随着线圈间距变大,逐渐增大,从而找到最合适的无线通信范围。可见,所提方法更符合设计需求。     

自动化集装箱码头电缆电磁场对IGV磁钉的干扰控制

磁钉作为自动化集装箱码头智能导引运输车（IGV）自动行驶的关键元件,若受到外界磁场干扰,则会对IGV自动行驶造成较大影响。为减少电缆电磁场对磁钉的干扰,从设计、选材等方面对电磁场产生的机理进行分析,提出通过优化电缆选型增加电缆屏蔽效果、加大电缆与磁钉的敷设距离减弱磁场干扰、增加电缆顶部接地包封实现电磁屏蔽、利用合理布线技术弱化电缆磁场强度等措施,有效地控制电缆电磁场对磁钉的干扰,保证IGV自动行驶不受其影响。     

基于多普勒和光纤陀螺水下机器人导航系统研究

对基于DVL和FOG的导航方法进行研究,设计了导航方法的无缆水下机器人导航系统,分析导航系统的主要误差源,采用扩展Kalman滤波算法辨识传感器的安装偏差,通过湖试数据验证了该算法的稳定性和正确性。     

弱磁型四旋翼AUV的深度与姿态控制

为对磁性敏感的实验装置提供一个无磁干扰、具有一定深度以及姿态稳定的水下测试环境,设计一款基于经典比例积分微分（PID）算法控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器。本文通过外形设计,对该自主航行器进行三维建模,从而建立该AUV的运动学模型,进行稳定性分析。通过电气系统以及控制系统的设计与组装,调整各控制参数,成功搭建该自主航行器并进行水池实验。通过实验可知,基于PID控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器通过无浮力缆与上位机连接,可以实现定深以及定姿态的功能。同时将各个误差值控制在理想范围内,验证了该控制系统的稳定性以及鲁棒性。     

无线定位系统在自动化集装箱码头水平运输中的应用

针对现有自动化集装箱码头水平运输中定位系统的施工复杂性、定位稳定性及维护经济性,引入LPS(Local Positioning System)无线定位系统和UWB(Ultra Wide Band)无线定位系统,并分别对其进行性能测试:通过静态测试来获得静态定位精度和稳定性等性能指标;通过动态测试来获得在不同速度、不同路径等工况下的动态定位精度和稳定性。测试结果表明:LPS定位系统的定位结果稳定性较好,与磁钉的定位偏差在5 cm以内;UWB定位系统的定位结果稳定性一般,与磁钉定位系统的定位偏差偶尔会超过10 cm;2种定位系统基本满足水平运输的定位要求。     

危化品堆场智能巡检机器人应用研究

针对危化品物流中人工安全监督存在的盲点问题,结合堆场实际作业环境和巡检要求,设计一种适用于危化品堆场的智能巡检机器人。该巡检机器人采用防爆型设备和静电喷涂工艺,用以适应恶劣的工作环境;搭载导航设备和感知设备,实现以全自主或半自主方式替代或辅助人工巡检;采用表计识别技术,将检测仪器仪表读数的准确率提高至96.5%;采用罐体测温识别技术,将腐蚀、裂纹等细小目标检测的精度提升至95%以上;采用跑冒滴漏识别技术,提高检测管道疑似泄露点位的准确率。     

神经网络优化PID舰船发动机自动控制

使用传统舰船发动机控制方法控制时,因其控制参数均为固定设置,无法随发动机参数变化而变化,导致控制方法的响应与实际控制信号出现较大偏差,影响了控制方法的稳定性和灵活性。针对以上问题,研究神经网络优化PID的舰船发动机自动控制方法。构建发动机闭环增益的PID结构后,设计神经网络自动控制器。利用遗传算法对神经网络PID自动控制器参数进行整定,降低控制器响应控制信号时的超调量,完成对舰船发动机控制方法的设计。通过与传统模糊PID控制方法的对比实验,证明了研究的控制方法能够有效降低24.31%的超调量,并且相比传统方法研究的方法的正弦跟随特性更佳,即神经网络优化后的自动控制方法具有更好的稳定性和灵活性。     

PID智能模糊自整定控制器在SG水位控制中的应用

为提高蒸汽发生器水位控制效果,设计一种基于模糊控制原理的模糊PID参数自适应控制器,根据偏差和偏差变化率来实时调整参数,水位控制实验结果表明,这种模糊控制器比常规PID控制器有更好的控制效果,明显改善了系统的动态性能和稳态性能。     

一种基于机器视觉和Kalman滤波的水下电缆定位方法

为了有效检测水下电缆,利用机器视觉技术处理采集的水下电缆图像,根据水下系统坐标模型和相机内参数获取电缆相对位置信息,通过Kalman定位融合算法减小航迹推算后产生的偏差值以达到修正水下机器人(ROV)跟踪路径的目的。实验表明,所提方法适用于成像质量较低的水下检测环境,可识别弯曲度较小的水下电缆轨迹并进行准确定位,检测成本低且易于实现,为水下电缆巡检工作提供技术支持。     

AVR单片机在船舶电站运行参数检测中的应用

船舶电站系统中包含了众多的控制设备和状态检测装置,每种设备和装置都可能存在互相干扰的情况,因此为了有效改善船舶电站的运行性能,同时保证船舶电力系统的稳定性。本文重点对船舶电站的参数检测系统进行了研究。本文基于AVR单片机,以ATmega16为核心控制器,对船舶电站的各项运行参数进行监控,重点对参数检测系统的硬件构成和数据采集模块进行介绍,最后结合PID控制算法,阐述参数控制原理。