管道机器人容错控制算法研究

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1、ClassinedIndex：TP242UDC：621SecrecyRate：PublicizedUniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeResearchonPipelineRobotControlofFault．．TolerantCandidate：Supervisor：AssociateSupen，isor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Employer：DateofOralExamination：XuShaojie

2、Prof．ZhangSuyingMasterofEngineeringControltheoryandcontrolengineeringSchoolofElectricalEngineering’May,2014I嗍嬲河北科技大学学位论文原创性声明、一一一一一本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：餮撼、指导教师签名：如lff年s月乃日如

3、f}年芗月岁日河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。口保密，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于√不保密。(请在以上方框内打·叶，)学位论文作者签名：符嫩＼列l}年岁月乃日指导教师签名．淼蓦美如坪年5月眵日摘要随着经济的快速发展，管道运输已经成为人们生活中不可或缺的重要组成部分。管道机器人的出现，开辟了一条管道检测的新途径：机

4、器人代替人们进行不方便和危险的管道检测，并对破坏部分进行简单的维修。由于管道自身的性质，使机器人故障后，人们不能直接对其进行操纵，这就对机器人系统提出更高的要求：使其能够在遇到故障时，进行快速的检测与修复，提高系统的稳定性。管道机器人准确的数学模型通常情况下很难建立，因为它们的系统往往是非线性的，实现不同功能所需要搭建的模型也不一样。机器人在代替人们执行一些危险的检测与故障修复工作时，会受到外界环境的干扰而改变系统参数，降低系统性能：机器人系统遭到破坏后，会使自身应用性能降低；严重时可能彻底停止运行：不但管内任务没有完成，自身也会被当作阻碍管道流通的一种故障。论文对机器人在工作中发生故障，实

5、行自我修复的容错控制功能进行研究。先对管道机器人的机械结构进行分析，建立出动力学模型与运动学模型，用传感器和执行器对发生故障的部件进行诊断，实现快速定位。当机器人驱动受到外界干扰不能稳定运行时，通过模糊控制器，对机器人的速度误差与速度误差变化率的数据进行收集，实现在线参数整定，使其恢复稳定运行，达到对直流电机的容错控制功能。当管道机器人受到外界干扰，不能按照原轨迹运行时，通过迭代神经网络对系统进行重组，不断逼近原轨迹，最终实现在发生故障偏离后，能够较快的重新回到先前运行的轨道上，达到容错控制效果。在实际应用中，实现机器人的容错控制，不但提高机器人的使用效率，而且降低了维修故障的费用，提高人们

6、的生命安全。加强机器人容错控制的学习是智能化社会发展的必然趋势。关键词管道机器人；故障诊断；模糊控制；神经网络；容错控制河北科技大学硕士学位论文ⅡAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomy,pipelinetransportationhasbecomeallindispensablepartofpeople'slife．Thepresenceofthepipelinerobotopenedupanewpathofpipelinedetection：robotsdosomesimplerepairdamagedpartsinsteMofpeopleinin

7、convenientanddangerouspipelinedetection-Robotcouldnothavebeenbroken,duetothellat-tl托ofthepipelineitselfthatpeopleCannotdirectlymanipulateon．Itputshigherrequirementsonrobotsystem：Whentherobothasbrokendown,it