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相似文献
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1.
基于滑模观测器的机器人系统传感器故障诊断   总被引:8,自引:1,他引:8  
孟传伟  蒋平  陈辉堂  王月娟 《机器人》1998,20(3):221-226
本文基于变结构滑模状态观测器,提出了一种在模型含有不确定性误差的情况下,机器人控制系统传感器故障的鲁棒诊断方法.通过滑模观测器与传感器的输出构造残差信号,然后从残差中提取故障信息,实现故障的检测与分离.实验结果验证了该方法的有效性.  相似文献   

2.
一种水下机器人传感器故障诊断与容错控制方法   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用自适应滤波器FIR 对水下机器人进行在线自适应建模,并利用LMS算法来调节滤波器的权系数.通过对滤波器权系数和误差信号平方的分析,实时检测出传感器的故障,并应用FIR 滤波器输出替代故障传感器信号,实现传感器故障情形下水下机器人容错控制.应用该方法对Outland1000水下机器人传感器的故障进行检测和容错,实验结果表明所提故障检测方法准确可靠,具有较好的容错效果.  相似文献   

3.
水下机器人传感器故障诊断   总被引:12,自引:1,他引:12  
王丽荣  徐玉如 《机器人》2006,28(1):25-29
在分析水下机器人传感器故障形式的基础上,对传感器可能出现的三种故障形式分别给出了相应的诊断方法,即通过传感器长时间采集不到数据来诊断传感器信息保持不变的故障,线性平滑滤波解决传感器输出振荡,小波变换检测传感器信息的突变.海中试验验证了本方法的可行性.  相似文献   

4.
朱大奇  陈亮  刘乾 《控制与决策》2009,24(9):1335-1339

采用自适应滤波器FIR 对水下机器人进行在线自适应建模,并利用LMS算法来调节滤波器的权系数.通过对滤波器权系数和误差信号平方的分析,实时检测出传感器的故障,并应用FIR 滤波器输出替代故障传感器信号,实现传感器故障情形下水下机器人容错控制.应用该方法对Outland1000水下机器人传感器的故障进行检测和容错,实验结果表明所提故障检测方法准确可靠,具有较好的容错效果.

  相似文献   

5.
S面控制方法可较好地解决水下机器人的运动控制问题,但由于其参数是固定的,无法达到全局最优.不同航渡速度段,采取不同的控制参数值,可保证水动力不同阶段控制输出的最优;但在速度变化的分界点,控制器输出有跳变,不利于系统的全局稳定性.利用T-S模糊系统逼近非线性连续函数的能力,采用非线性的S面函数作为模糊系统的后件,设计了基于T—S模型的S面控制器.通过T-S模型的引入,避免了控制器输出的跳变,增强了系统稳定性.将该方法应用于带翼水下机器人的深度控制,水池试验和湖中实验均证明了算法的有效性.  相似文献   

6.
袁芳  朱大奇  叶银忠 《控制工程》2011,18(5):783-787
水下机器人故障检测与辨识是机器人实现主动客错控制的关键.针对一般非线性系统执行器和传感器故障辨识问题构造了一种基于递归神经网络的故障辨识模型,并将其应用于水下机器人执行器与传感器故障检测和辨识中.2个并行递归神经网络根据水下机器人实际输出与估计输出间的误差学习调整隐藏层与输出层权矩阵,辨识机器人中发生的执行器故障和传感...  相似文献   

7.
超高压输电线路巡检机器人越障控制问题的研究   总被引:12,自引:4,他引:8  
付双飞  王洪光  房立金  姜勇 《机器人》2005,27(4):341-345
给出了一种超高压输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现方法.根据机器人的作业任务,提出了基于传感器信息、约束信息以及动作反馈信息作为输入,产生式系统作为动作输出的越障控制方式.仿真结果表明此方法对于机器人的越障过程是有效的.  相似文献   

8.
移动机器人非视觉传感器及其信号处理方法   总被引:5,自引:1,他引:5  
陈细军  叶涛  李磊  侯增广  谭民 《机器人》2003,25(4):313-318
非视觉传感器是机器人认识和了解外部环境的重要途径,移动机器人常用的非视觉 传感器包括超声、红外、接近传感器等.这些传感器大多是以环或阵列的形式出现,因此其 信号处理往往要占用机器人大量的CPU时间.本文提出了一种采用多DSP控制和处理各类非视 觉传感器的方法,给出了传感器信号处理的原理和具体实现.同时我们引入了并行处理的机 制,各类传感器信号处理可同时进行,在很大程度上提高了机器人传感器信号处理的速度, 有利于机器人在实时动态环境中运行.并给出了非视觉传感器信号处理的实验结果,验证了 该方法的有效性.   相似文献   

9.
水下机器人多传感器并发故障检测方法   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对水下机器人多传感器并发故障检测问题,提出了一种小波分析和神经网络相结合的故障特征提取 方法,将小波多分辨率分解后的细节系数进行小波重构,对重构后的细节系数进行融合得到整体高频细节信息量作 为一类故障特征值;同时,基于改进的Elman 网络建立水下机器人的全阶状态观测器模型,模型输出与传感器测量 值之间的差值作为另一类故障特征值.为进行水下机器人多传感器并发故障定位,提出了一种模糊加权属性信息融 合方法,将两类故障特征值的重要度与可信度进行模糊合成转换,基于转换结果将各故障特征值加权融合,进行水 下机器人多传感器并发故障定位.水下机器人实验样机的水池实验结果验证了本文所提方法的可行性和有效性.  相似文献   

10.
对于系统状态检测与故障诊断,传感器自身故障的及早发现很重要。本文提出了一种基于神经网络和冗余率计算的传感器组故障监测与诊断的新方法。该方法先用RBF神经网络对传感器组中的各个输出进行预测,若预测值与输出值发生较大的偏差,可能是传感器故障或设备故障,运用传感器之间的冗余率,进一步判断传感器是否发生故障,进而采用对应的诊断策略。  相似文献   

11.
灰色动态预测在AUV传感器故障诊断中的应用   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对自主水下机器人(AUV)传感器故障诊断中样本数据少、随机性强、实时性要求高的特点,将灰色动态预测模型的建模原理引用到AUV传感器的故障诊断中。在对传感器进行数据滤波、小样本灰色建模与灰色动态预测的基础上,可以实现AUV传感器的实时故障诊断。文章详细阐述了基于灰色动态预测的传感器故障诊断的具体实现方法和步骤,对AUV传感器中典型的四种故障模式进行了仿真研究。结果表明该方法能快速、准确地诊断出传感器故障,并且在传感器发生故障后的一段时间内能够实现信号恢复。  相似文献   

12.
For robots to succeed in complex missions, they must be reliable in the face of subsystem failures and environmental challenges. In this paper, we focus on autonomous underwater vehicle (AUV) autonomy as it pertains to self‐perception and health monitoring, and we argue that automatic classification of state‐sensor data represents an important enabling capability. We apply an online Bayesian nonparametric topic modeling technique to AUV sensor data in order to automatically characterize its performance patterns, then demonstrate how in combination with operator‐supplied semantic labels these patterns can be used for fault detection and diagnosis by means of a nearest‐neighbor classifier. The method is evaluated using data collected by the Monterey Bay Aquarium Research Institute's Tethys long‐range AUV in three separate field deployments. Our results show that the proposed method is able to accurately identify and characterize patterns that correspond to various states of the AUV, and classify faults at a high rate of correct detection with a very low false detection rate.  相似文献   

13.
对水下机器人,本文把输出量的变化作为系统优化目标,提出了一种广义预测控制算法,使其能够抑制各种噪声引起的输出波动,从而减少了系统的能量消耗.水下机器人艏向速度在线控制水池实验的结果验证了在满足设定控制指标的条件下能够抑制水下机器人艏向速度波动和减少能量消耗.  相似文献   

14.
基于广义回归神经网络的传感器故障诊断研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对诊断传感器偏置故障与漂移故障的难点问题,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)的传感器故障诊断方法。该方法充分利用控制系统闭环回路测控信息,建立一组多输入单输出GRNN观测器,通过将观测器输出与传感器实际输出相比较获取残差序列,获得基于残差序列的传感器偏置故障和漂移故障的辨识策略,实现控制系统传感器故障在线诊断。仿真结果表明:该方法可以快速准确地检测和分离传感器故障,辨识传感器故障类型、故障大小以及故障发生的时间。  相似文献   

15.
为了对水下航行器控制系统的传感器故障进行在线检测,采用有限脉冲响应(FIR)滤波器对水下航行器进行在线自适应建模,利用LMS算法来调节自适应滤波器的权系数,通过对FIR滤波器权系数的分析,实时检测出系统的传感器故障.通过Matlab仿真表明,该方法简单、可靠,可对水下航行器控制系统的传感器故障进行实时检测.  相似文献   

16.
张汝波  孟雷  史长亭 《计算机应用》2015,35(8):2375-2379
针对智能水下机器人(AUV)软件故障修复过程中存在的修复代价过高和系统环境只有部分可观察的问题,提出了一种基于微重启技术和部分客观马尔可夫决策(POMDP)模型的AUV软件故障修复方法。该方法结合AUV软件系统分层结构特点,构建了基于微重启的三层重启结构,便于细粒度的自修复微重启策略的实施;并依据部分可观马尔可夫决策过程理论,给出AUV软件自修复POMDP模型,同时采用基于点的值迭代(PBVI)算法求解生成修复策略,以最小化累积修复代价为目标,使系统在部分可观环境下能够以较低的修复代价执行修复动作。仿真实验结果表明,基于微重启技术和POMDP模型的AUV软件故障修复方法能够解决由软件老化及系统调用引起的AUV软件故障,同与两层微重启策略和三层微重启固定策略相比,该方法在累积故障修复时间和运行稳定性上明显更优。  相似文献   

17.
This paper presents a new scheme for sensor fault tolerant control for nonlinear systems based on the Takagi–Sugeno modeling. First, a structured residual generator aimed at detecting and isolating sensor faults is designed. A bank of observers controlled either by only one system output or a set of outputs is then implemented, leading to a set of state estimates. The parallel distributed compensation structure is adopted to design the fault tolerant controller. The novelty in this paper is that the estimated state used in the controller is a weighted state vector obtained from all the estimated states provided by the different observers. The weighting functions depend on the residual vector signals delivered by the residual generator. They are designed to avoid crisp switches in the control law. Indeed, the interesting feature of the proposed approach is to avoid the commonly used switching strategy. For each residual component, the greater its magnitude is, the less the weight affected to the corresponding state estimate is. Consequently, the controller only uses estimations computed on the basis of healthy measurements. The closed‐loop stability is studied with the Lyapunov theory, and the obtained conditions are expressed as a set of linear matrix inequalities. The proposed residual generation and fault tolerant controller are applied to a vehicle lateral dynamics affected by sensor faults. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

18.
This article investigates the design and application of a sliding mode observer (SMO) strategy for actuator as well as sensor fault detection, isolation, and estimation (FDIE) problem for a class of uncertain Lipschitz nonlinear systems. Actuator FDIE is addressed by regrouping the system's inputs into a structure suitable for SMO design. Similarly, by filtering the regrouped outputs, a similar system structure can be developed for sensor FDIE problem. Once in the suitable form and under certain assumptions, nonlinear SMOs are proposed for actuator and sensor FDIE. A systematic LMI-based design approach for the proposed SMO is presented. Additionally, the article addresses four problems, namely: (P1) What are the conditions for isolating single and/or multiple faults? (P2) What is the maximum number of faults that can be isolated simultaneously? (P3) How should one design SMO-based FDI approach in order to achieve multiple fault isolation using as few observers as possible? (P4) How can one estimate the shape of the faults? To solve the above problems, a new concept called fault isolation index (FIX) is proposed for actuator and sensor FDIE. It is proved that fault isolation can only be achieved if FIX?≠?0, and also that the maximum number of faults that can be isolated is equal to FIX. Using the proposed fault isolation strategy and by treating some healthy inputs or outputs as unknown inputs, a systematic FDIE design scheme using a bank of nonlinear SMOs, which provides a solution for the four problems is provided. An example is used to illustrate the proposed ideas. The simulation results show that the proposed FDIE scheme can successfully detect and isolate both slowly and fast-changing actuator faults. It is also shown that accurate estimation of actuator faults can be achieved.  相似文献   

19.
This work presents the design of a current-sensor fault detection and isolation system for induction-motor drives. A differential geometric approach is addressed to determine if faults can be detected and isolated in drives with two line current sensors by using a model based strategy. A set of subsystems is obtained based on the observability co-distribution, whose outputs are decoupled from the load torque (detectability) and only affected by one of the sensors (isolability). A bank of observers is designed for these subsystems in order to obtain residuals for the fault detection and isolation. It is demonstrated that the proposed strategy allows detecting single and multiple sensor faults, including disconnection, offset and gain faults. Experimental results validate the proposal.  相似文献   

20.
针对水下传感器网络中通信信息安全性与水声信道通信特性的不足,提出了一种基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议.一级在水面基站与自由水下航行器之间,采用量子隐形传态实现两者之间共享量子密钥,利用纠缠关联空间非定域性保证其通信信息安全性;二级在水下节点到水下自由航行器之间,采用对称加密算法实现两者之间信息的加密传输,利用对称加密快捷的优点提高其通信信息效率.分别对量子攻击、经典攻击及通信效率这3个方面进行了分析,证明该协议能有效防止量子态截获、重构、替换等攻击.  相似文献   

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