本文關(guān)鍵詞：飛機蒙皮檢測機器人曲率自適應姿態(tài)控制策略研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：溫家寶總理曾經(jīng)說過:“航空制造是國家的意志,是戰(zhàn)略考慮,是國家興旺發(fā)達的標志,具有巨大的科技意義和經(jīng)濟效益。”作為保障航空安全的飛機蒙皮檢測同樣具有重要意義。而將爬壁機器人技術(shù)應用到飛機蒙皮檢測中可以彌補人工檢測的各種缺點,提高航空的安全系數(shù)。本文圍繞應用于蒙皮檢測的飛機蒙皮檢測機器人展開研究,通過設計姿態(tài)控制器、控制分配器以及感知模塊完善機器人的曲率自適應姿態(tài)控制功能。首先設計了飛機蒙皮檢測機器人曲面姿態(tài)控制器,通過控制機器人重心位置改變機器人姿態(tài)。對飛機蒙皮檢測機器人的執(zhí)行器:真空吸盤裝置、氣缸裝置進行了數(shù)學建模;針對爬壁機器人曲面吸附狀態(tài)進行動力學分析;設計基于Backstepping的爬壁機器人曲面姿態(tài)控制算法并仿真驗證。其次設計了飛機蒙皮檢測機器人控制分配器,使機器人具有曲率自適應功能。采用四棱錐法對爬壁機器人進行穩(wěn)定性分析;同時給出了基于控制分配原理的吸盤組執(zhí)行器矩陣切換算法,并對算法進行分析;改進了針對吸附力的控制分配算法,并通過仿真驗證。然后設計了飛機蒙皮檢測機器人的感知模塊,使機器人得到自身的實時狀態(tài)信息。闡述了機器人的定位定姿原理;分別介紹了組成感知模塊的各個傳感器數(shù)學模型:聲源定位系統(tǒng)麥克風五元陣列及INS三軸加速度計測量模型,并針對慣性測量系統(tǒng)采用Eviews軟件建立系統(tǒng)誤差模型;設計了采用UKF融合算法的卡爾曼濾波器,通過對不同傳感器數(shù)據(jù)的信息濾波處理來實現(xiàn)機器人的實時感知模塊。最后圍繞機器人展開實驗研究。通過分析機器人執(zhí)行器機構(gòu)的可控性,驗證飛機蒙皮檢測機器人曲率自適應姿態(tài)控制的可行性;介紹了機器人執(zhí)行器的硬件構(gòu)成,分析了機器人曲面步態(tài)變化。
【關(guān)鍵詞】：飛機蒙皮檢測機器人 曲率自適應 姿態(tài)控制 感知模塊
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V260.6;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 課題研究背景、目的和意義16-17
• 1.2 爬壁機器人研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 國外爬壁機器人發(fā)展概況18-20
• 1.2.2 國內(nèi)爬壁機器人的發(fā)展概況20-22
• 1.3 爬壁機器人運動控制研究現(xiàn)狀22-26
• 1.3.1 吸附裝置選擇22-24
• 1.3.2 驅(qū)動設備選擇24
• 1.3.3 移動機構(gòu)及控制方式選擇24-25
• 1.3.4 能源供應25-26
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容26-28
• 第二章 飛機蒙皮檢測機器人曲面姿態(tài)控制器設計28-43
• 2.1 引言28
• 2.2 飛機蒙皮檢測機器人執(zhí)行器數(shù)學建模28-32
• 2.2.1 吸盤負壓吸附模型29-31
• 2.2.2 氣缸PWM定位模型31-32
• 2.3 爬壁機器人動力學建模32-35
• 2.4 飛機蒙皮檢測機器人曲面姿態(tài)調(diào)整控制算法35-42
• 2.4.1 系統(tǒng)模型35-37
• 2.4.3 基于Backstepping的爬壁機器人姿態(tài)控制方法及分析37-39
• 2.4.4 控制子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析39
• 2.4.5 仿真試驗與結(jié)果分析39-42
• 2.5 本章小結(jié)42-43
• 第三章 飛機蒙皮檢測機器人控制分配器設計43-60
• 3.1 引言43
• 3.2 運動穩(wěn)定性研究方法43-45
• 3.3 四棱錐穩(wěn)定性判別法45-46
• 3.4 穩(wěn)定性能參數(shù)計算46-49
• 3.4.1 靜態(tài)穩(wěn)定性分析46-47
• 3.4.2 動態(tài)穩(wěn)定性分析47-48
• 3.4.3 傾覆性能系數(shù)48-49
• 3.5 控制分配模塊介紹49-52
• 3.6 吸盤組控制分配器設計52-59
• 3.6.1 吸盤故障適應策略52-53
• 3.6.2 吸盤組執(zhí)行器矩陣切換策略53-55
• 3.6.3 算法分析55-56
• 3.6.4 控制分配求解策略56-57
• 3.6.5 仿真及驗證57-59
• 3.7 本章小結(jié)59-60
• 第四章 飛機蒙皮檢測機器人感知模塊系統(tǒng)設計60-79
• 4.1 引言60
• 4.2 感知模塊系統(tǒng)介紹60-61
• 4.3 電子羅盤數(shù)學模型61-62
• 4.4 聲源定位系統(tǒng)數(shù)學模型62-67
• 4.4.1 麥克風五元陣列數(shù)學模型63-64
• 4.4.2 聲源定位系統(tǒng)軟/硬件平臺64-65
• 4.4.3 基于廣義互相關(guān)函數(shù)法的相位時延估計法65-67
• 4.5 慣性測量系統(tǒng)數(shù)學模型67-72
• 4.5.1 ARMA模型原理68-69
• 4.5.2 采用ARMA分析隨機誤差過程69
• 4.5.3 Eviews軟件隨機誤差模型建模69-72
• 4.6 傳感器數(shù)據(jù)融合算法72-77
• 4.6.1 組合系統(tǒng)設計72
• 4.6.2 基于慣性導航與電子羅盤的空間姿態(tài)組合72-73
• 4.6.3 基于慣性元件與聲源定位系統(tǒng)的空間位置組合73
• 4.6.4 UKF濾波器設計73-77
• 4.7 本章小結(jié)77-79
• 第五章 實驗設計與研究79-87
• 5.1 引言79
• 5.2 飛機蒙皮檢測機器人執(zhí)行器部分描述與實驗79-84
• 5.2.1 真空負壓吸附系統(tǒng)硬件介紹79-80
• 5.2.2 真空負壓吸附系統(tǒng)軟件介紹80-81
• 5.2.3 吸盤負壓可控性實驗81-83
• 5.2.4 飛機蒙皮檢測機器人氣缸位移模塊硬件介紹83-84
• 5.3 飛機蒙皮檢測機器人飛機曲面步態(tài)分析84-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)和展望87-89
• 6.1 本文的主要工作87
• 6.2 前景展望87-89
• 參考文獻89-93
• 致謝93-94
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文94
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表(錄用)論文情況94
• 攻讀碩士學位期間申請專利情況94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈桂鵬;王從慶;王琪;;雙框架飛機蒙皮檢測機器人切換運動控制方法[J];航空學報;2015年06期

2 譚民;王碩;;機器人技術(shù)研究進展[J];自動化學報;2013年07期

3 朱堅民;雷靜桃;黃之文;付婷婷;;基于灰色關(guān)聯(lián)補償控制的氣動位置伺服控制系統(tǒng)[J];機械工程學報;2012年20期

4 王富杰;孫靜;王吉岱;伊曉麗;;壁面移動機器人移動方式及移動機構(gòu)的研究進展[J];機械傳動;2012年06期

5 薛勝雄;任啟樂;陳正文;王永強;;磁隙式爬壁機器人的研制[J];機械工程學報;2011年21期

6 馬靜;苑丹丹;晁代宏;陳淑英;;基于漂移布朗運動的光纖陀螺加速貯存壽命評估[J];中國慣性技術(shù)學報;2010年06期

7 徐湘元;;反推技術(shù)及其在不確定系統(tǒng)中的應用[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2009年11期

8 李智卿;馬書根;李斌;王明輝;;輪-履復合可變形機器人的移動機構(gòu)參數(shù)分析[J];中國機械工程;2009年19期

9 姬國釗;張世偉;王奇斌;李俊秀;王卓;;真空吸盤式爬壁清洗機器人的研究與開發(fā)[J];機械研究與應用;2009年04期

10 劉榮;田林;;影響負壓爬壁機器人性能的關(guān)鍵因素分析[J];北京航空航天大學學報;2009年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 寧繼鵬;船舶動力定位容錯控制方法研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 韓震峰;面向煤礦井下探測的多節(jié)履帶式機器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

3 賈鶴鳴;基于反步法的欠驅(qū)動UUV空間目標跟蹤非線性控制方法研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

4 李志海;輪足混合驅(qū)動爬壁機器人及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

5 楊立平;舵槳聯(lián)控式水下機器人容錯控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 郭夢旭;多操縱面飛行器受限控制分配技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2014年

2 繆松華;基于麥克風陣列的儲罐機器人定位系統(tǒng)設計及算法研究[D];上海交通大學;2012年

3 劉紅;飛機蒙皮檢測機器人運動控制研究[D];南京航空航天大學;2012年

4 欒鈺琨;基于電磁屏蔽的機器人驅(qū)動輪設計及優(yōu)化研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

5 薛蕾;基于等溫容器的超大流量恒壓供氣系統(tǒng)的研究[D];浙江大學;2011年

6 劉錚;UKF算法及其改進算法的研究[D];中南大學;2009年

7 宋貴彩;基于ARMA模型的結(jié)構(gòu)識別[D];重慶大學;2005年

8 張稚彬;基于反步法的一類非線性系統(tǒng)的魯棒自適應控制[D];四川大學;2005年

9 田蘭圖;油罐檢測爬壁機器人技術(shù)及系統(tǒng)研究[D];清華大學;2004年

  本文關(guān)鍵詞：飛機蒙皮檢測機器人曲率自適應姿態(tài)控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：282553