智能巡检机器人在变电站中的深化应用
这是一篇关于巡检机器人,导航定位,巡检工作模式的论文, 主要内容为作为一种能够在变电站内使用的特种机器人,变电站巡检机器人能够很大程度上代替人工巡检员实现对变电站内电力设备故障的检测以及变电设备仪表数据的记录工作。一定程度上降低了人力工作的强度,对变电站设备的稳定运行起到了积极的作用。在现阶段全球智能电力系统普及的今天,如何能够最大程度的提高变电站智能化水平,已经逐渐成为业内研究的热点课题,随着相关研究的不断深入,一些高新成果已经在国内的变电站中陆续投入了使用,并取得了不错的效果。现阶段针对变电站巡检机器人项目而言,其研究工作的要点主要在于如何提高巡检机器人系统的精确性、可靠性和智能化程度,最终实现由巡检机器人对于变电站人力巡检的完全代替。首先,本文在调研了国内外现有的变电站巡检机器人实例以及相关标准后确定了研究方案。巡检机器人使用基于激光雷达定位的导航系统;采用基于网络传输的可见光以及热成像高清摄像头技术的后台实时监控以及故障监测;在监控后台使用B/S网络架构,满足工作人员随时随地管理系统、调取数据以及对机器人下达巡检任务。其次,基于对于巡检机器人整体系统功能的需求,为巡检机器人设计了运动规划层软件以实现巡检机器人变电站内的自主定位导航,运动规划层软件设计中在变电站环境中基于GMapping算法建立了二维的栅格地图,并根据可行路径以及巡检任务下达建立用于巡检的拓扑图,在建立好的拓扑图中使用基于栅格地图的AMCL算法进行定位,综合各项数据规划最优任务路径,最后机器人依靠导航算法的引导完成点到点的运动。为了在执行任务的同时配合系统监控后台实现人机交互,系统设计了功能层软件,在软件设计的过程中为了规避各个功能模块之间的系统命令冲突,系统内规划了六个状态模式,包括建图、部署、巡检、自动充电、手动操作、空闲模式,各个模块分别进行软件设计以完成系统功能。最后,针对本人所在的国网朝阳供电公司的实际情况,将本文设计的巡检机器人投放使用,在实际应用的过程中建立完善的巡检机器人管理机制并获得了一定的管理经验,系统投入使用初期就对辖区内的几起典型故障起到了良好的预警效果。
水下清淤机器人导航定位及控制系统的设计与实现
这是一篇关于清淤机器人,导航定位,无迹卡尔曼滤波,模糊控制,C#的论文, 主要内容为核电作为一种清洁能源,在我国能源结构中占有较大比例。与国外相比,我国核电行业起步较晚,相关配套设施不够完善,导致核电站冷源取水口处鼓网水池堵塞事故频繁发生。传统的鼓网水池清淤方式采用人工清淤,效率低下、危险系数大,并且只能在设备大修期间进行清淤,因此,开展机器人自动、高效、安全清理鼓网水池淤泥研究对保障核电站的冷源取水的正常运行具有重要意义。本文以应用于鼓网水池的清淤机器人水下导航定位和运动控制系统为研究对象,对传统导航定位使用的数据融合算法进行改进;采用交叉耦合反馈补偿双层模糊PID控制器实现了速度和姿态两种模式下的控制,并基于C#开发了远程监控系统,同时对清淤机器人进行陆地和水下实验,具体内容如下:首先,以清淤机器人水下导航定位系统为研究对象,对陀螺仪、编码器、测距声纳三者数据进行融合,针对卡尔曼滤波算法只能应用于线性系统的缺点,提出一种自适应滤波增益的无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,来解决强非线性和传感器测量误差与噪声导致清淤机器人水下导航定位误差大的问题。自适应滤波增益UKF算法,在时间更新阶段和量测更新阶段采用比例修正对称采样策略得出采样点和对应权值,使用非线性变换函数获得状态预测均值和方差,在此基础上引入自适应因子和自适应滤波增益以动态调整系统滤波能力。仿真结果表明:在传统的UKF算法中加入自适应滤波增益后,清淤机器人横向位置预测误差、横向位置滤波误差、纵向位置预测误差、纵向位置滤波误差和误差最大值均小于UKF误差,自适应滤波增益UKF算法导航定位精度高、波动小,定位信息更加接近真实值,达到预期要求。然后,以清淤机器人的运动控制系统为研究对象,分析了高效清淤和清淤机器人行走过程中速度与姿态的控制要求,建立阀控液压马达模型,设计了基于交叉耦合反馈补偿双层模糊PID算法的运动控制器,该算法考虑清淤机器人外界干扰动态有界不确定的情况,使用双通道交叉耦合同步控制策略,在Simulink中搭建仿真模型,分别进行调速、抗干扰、调向等仿真。仿真结果表明:交叉耦合反馈补偿双层模糊PID提升了速度响应的快速性和抗干扰性,也能准确地进行姿态控制,尤其是受到阻力扰动之后,本文设计的算法速度波动小、同步性强,有更好的稳定性,抗干扰能力更强,满足设计要求。最后,设计了清淤机器人导航定位和控制系统,并开展清淤机器人导航定位和运动控制系统实验。对清淤机器人导航定位与控制系统硬件设计完成后,使用C#开发了远程监控系统,分别进行陆地和水下实验,实验结果验证了本文提出的自适应滤波增益UKF、交叉耦合反馈补偿双层模糊PI控制算法和导航定位与控制系统的可行性和有效性。
智能巡检机器人在变电站中的深化应用
这是一篇关于巡检机器人,导航定位,巡检工作模式的论文, 主要内容为作为一种能够在变电站内使用的特种机器人,变电站巡检机器人能够很大程度上代替人工巡检员实现对变电站内电力设备故障的检测以及变电设备仪表数据的记录工作。一定程度上降低了人力工作的强度,对变电站设备的稳定运行起到了积极的作用。在现阶段全球智能电力系统普及的今天,如何能够最大程度的提高变电站智能化水平,已经逐渐成为业内研究的热点课题,随着相关研究的不断深入,一些高新成果已经在国内的变电站中陆续投入了使用,并取得了不错的效果。现阶段针对变电站巡检机器人项目而言,其研究工作的要点主要在于如何提高巡检机器人系统的精确性、可靠性和智能化程度,最终实现由巡检机器人对于变电站人力巡检的完全代替。首先,本文在调研了国内外现有的变电站巡检机器人实例以及相关标准后确定了研究方案。巡检机器人使用基于激光雷达定位的导航系统;采用基于网络传输的可见光以及热成像高清摄像头技术的后台实时监控以及故障监测;在监控后台使用B/S网络架构,满足工作人员随时随地管理系统、调取数据以及对机器人下达巡检任务。其次,基于对于巡检机器人整体系统功能的需求,为巡检机器人设计了运动规划层软件以实现巡检机器人变电站内的自主定位导航,运动规划层软件设计中在变电站环境中基于GMapping算法建立了二维的栅格地图,并根据可行路径以及巡检任务下达建立用于巡检的拓扑图,在建立好的拓扑图中使用基于栅格地图的AMCL算法进行定位,综合各项数据规划最优任务路径,最后机器人依靠导航算法的引导完成点到点的运动。为了在执行任务的同时配合系统监控后台实现人机交互,系统设计了功能层软件,在软件设计的过程中为了规避各个功能模块之间的系统命令冲突,系统内规划了六个状态模式,包括建图、部署、巡检、自动充电、手动操作、空闲模式,各个模块分别进行软件设计以完成系统功能。最后,针对本人所在的国网朝阳供电公司的实际情况,将本文设计的巡检机器人投放使用,在实际应用的过程中建立完善的巡检机器人管理机制并获得了一定的管理经验,系统投入使用初期就对辖区内的几起典型故障起到了良好的预警效果。
智能巡检机器人在变电站中的深化应用
这是一篇关于巡检机器人,导航定位,巡检工作模式的论文, 主要内容为作为一种能够在变电站内使用的特种机器人,变电站巡检机器人能够很大程度上代替人工巡检员实现对变电站内电力设备故障的检测以及变电设备仪表数据的记录工作。一定程度上降低了人力工作的强度,对变电站设备的稳定运行起到了积极的作用。在现阶段全球智能电力系统普及的今天,如何能够最大程度的提高变电站智能化水平,已经逐渐成为业内研究的热点课题,随着相关研究的不断深入,一些高新成果已经在国内的变电站中陆续投入了使用,并取得了不错的效果。现阶段针对变电站巡检机器人项目而言,其研究工作的要点主要在于如何提高巡检机器人系统的精确性、可靠性和智能化程度,最终实现由巡检机器人对于变电站人力巡检的完全代替。首先,本文在调研了国内外现有的变电站巡检机器人实例以及相关标准后确定了研究方案。巡检机器人使用基于激光雷达定位的导航系统;采用基于网络传输的可见光以及热成像高清摄像头技术的后台实时监控以及故障监测;在监控后台使用B/S网络架构,满足工作人员随时随地管理系统、调取数据以及对机器人下达巡检任务。其次,基于对于巡检机器人整体系统功能的需求,为巡检机器人设计了运动规划层软件以实现巡检机器人变电站内的自主定位导航,运动规划层软件设计中在变电站环境中基于GMapping算法建立了二维的栅格地图,并根据可行路径以及巡检任务下达建立用于巡检的拓扑图,在建立好的拓扑图中使用基于栅格地图的AMCL算法进行定位,综合各项数据规划最优任务路径,最后机器人依靠导航算法的引导完成点到点的运动。为了在执行任务的同时配合系统监控后台实现人机交互,系统设计了功能层软件,在软件设计的过程中为了规避各个功能模块之间的系统命令冲突,系统内规划了六个状态模式,包括建图、部署、巡检、自动充电、手动操作、空闲模式,各个模块分别进行软件设计以完成系统功能。最后,针对本人所在的国网朝阳供电公司的实际情况,将本文设计的巡检机器人投放使用,在实际应用的过程中建立完善的巡检机器人管理机制并获得了一定的管理经验,系统投入使用初期就对辖区内的几起典型故障起到了良好的预警效果。
水下清淤机器人导航定位及控制系统的设计与实现
这是一篇关于清淤机器人,导航定位,无迹卡尔曼滤波,模糊控制,C#的论文, 主要内容为核电作为一种清洁能源,在我国能源结构中占有较大比例。与国外相比,我国核电行业起步较晚,相关配套设施不够完善,导致核电站冷源取水口处鼓网水池堵塞事故频繁发生。传统的鼓网水池清淤方式采用人工清淤,效率低下、危险系数大,并且只能在设备大修期间进行清淤,因此,开展机器人自动、高效、安全清理鼓网水池淤泥研究对保障核电站的冷源取水的正常运行具有重要意义。本文以应用于鼓网水池的清淤机器人水下导航定位和运动控制系统为研究对象,对传统导航定位使用的数据融合算法进行改进;采用交叉耦合反馈补偿双层模糊PID控制器实现了速度和姿态两种模式下的控制,并基于C#开发了远程监控系统,同时对清淤机器人进行陆地和水下实验,具体内容如下:首先,以清淤机器人水下导航定位系统为研究对象,对陀螺仪、编码器、测距声纳三者数据进行融合,针对卡尔曼滤波算法只能应用于线性系统的缺点,提出一种自适应滤波增益的无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,来解决强非线性和传感器测量误差与噪声导致清淤机器人水下导航定位误差大的问题。自适应滤波增益UKF算法,在时间更新阶段和量测更新阶段采用比例修正对称采样策略得出采样点和对应权值,使用非线性变换函数获得状态预测均值和方差,在此基础上引入自适应因子和自适应滤波增益以动态调整系统滤波能力。仿真结果表明:在传统的UKF算法中加入自适应滤波增益后,清淤机器人横向位置预测误差、横向位置滤波误差、纵向位置预测误差、纵向位置滤波误差和误差最大值均小于UKF误差,自适应滤波增益UKF算法导航定位精度高、波动小,定位信息更加接近真实值,达到预期要求。然后,以清淤机器人的运动控制系统为研究对象,分析了高效清淤和清淤机器人行走过程中速度与姿态的控制要求,建立阀控液压马达模型,设计了基于交叉耦合反馈补偿双层模糊PID算法的运动控制器,该算法考虑清淤机器人外界干扰动态有界不确定的情况,使用双通道交叉耦合同步控制策略,在Simulink中搭建仿真模型,分别进行调速、抗干扰、调向等仿真。仿真结果表明:交叉耦合反馈补偿双层模糊PID提升了速度响应的快速性和抗干扰性,也能准确地进行姿态控制,尤其是受到阻力扰动之后,本文设计的算法速度波动小、同步性强,有更好的稳定性,抗干扰能力更强,满足设计要求。最后,设计了清淤机器人导航定位和控制系统,并开展清淤机器人导航定位和运动控制系统实验。对清淤机器人导航定位与控制系统硬件设计完成后,使用C#开发了远程监控系统,分别进行陆地和水下实验,实验结果验证了本文提出的自适应滤波增益UKF、交叉耦合反馈补偿双层模糊PI控制算法和导航定位与控制系统的可行性和有效性。
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