超声波储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统研究

发布时间：2020-03-18 07:40

【摘要】：储油罐是长输油气管道输送介质的储存容器。输油管道首站的储油罐用于收集、储存石油和保证管线输油量的稳定,末站的储油罐用于接收和储备来油,并提供给用油单位,在世界范围内都作为主要的能源存储工具。能源存储储罐作为在役设备,会由于腐蚀、地壳板块运动挤压等造成罐底或罐壁破损,造成能源大面积泄露等问题。针对储油罐底腐蚀检测这一问题提出一种采用储油罐底腐蚀检测机器人进行在线巡检的技术。根据工业储油罐底在线检测技术要求,提出履带式机器人扫查控制系统的基本技术指标,研究储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统的两轮驱动方式。对储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统进行动力学分析,为系统控制器研究提供理论依据。为描述储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统的运行姿态,采用惯性导航理论建立扫查控制系统的姿态描述方法,引入欧拉角坐标系变换以及四元数理论完成扫查控制系统的姿态解析。研究扫查控制系统的路径规划算法,实现扫查控制系统的行走路线规划,采用PID算法研究速度及方向控制器,实现对扫查控制系统的速度和运行姿态的闭环反馈控制;为减小姿态传感器动态测量误差对控制精度造成的影响,引入卡尔曼滤波算法对姿态传感器检测数据进行数据融合。结合履带式机器人的控制理论研究,完成了扫查控制系统的硬件系统,分别进行TFTLCD显示、姿态解算、运动性能、命令控制以及路径规划控制实验,实验结果表明:履带式扫查控制系统设计合理;通过对扫查控制系统速度、姿态的PID反馈控制实现系统的稳定运行和航向校正;基于卡尔曼滤波的数据融合算法有效减小姿态传感器动态测量误差,降低姿态结算后对PID算法控制器控制精度的影响;基于栅格法路径规划的行走策略实现系统的罐底扫查覆盖。通过对超声波储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统的硬件系统实验,验证采用履带式超声波储油罐底腐蚀检测机器人扫查控制系统在线检测技术的可行性。
【图文】：

储油罐,实物

图 1.1 储油罐实物图Fig. 1.1 Oil tank physical map靠报道统计，在 2010～2014 年期间，，仅在我国出现的罐底泄漏、油现了几十起。其中在大连的中石油公司，两年内接连发生了五次严罐内原油泄露导致产生大火并造成管道相关设备乃至储罐出现了不

事故图,罐区,石油储备

图 1.2 国内某罐区事故图Fig. 1.2 Accident map of a certain tank area in China油的储备且确定石油储存的安全可靠性问题上，最关键的一石油储备设备。假设石油储存设备的安全性可靠性无法确保
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE988;TP242

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