水下清洗机器人推进器驱动及其健康状态监测研究

发布时间：2020-07-14 02:18

【摘要】：目前经济全球化不断深化,各国贸易往来更加频繁,远洋航运船舶数量激增,船舶污底直接增大船舶航行阻力,间接增大燃油量及环境污染程度,一种自动化水下清洗设备对船底及形状不规则螺旋桨的清洗具有重要意义。本文联合中国船舶科学研究中心项目,研究一种船舶螺旋桨水下清洗机器人,并对其推进器驱动及实时健康状态监测开展研究。首先,基于不同清洗方式的清洗效果,制定空化射流的清洗方案;基于船舶螺旋桨的形状不规则性,研究水下机器人本体加水下机械手为清洗运动提供自由度,最终形成水下机器人、机械手、空化射流系统集成的船舶螺旋桨水下清洗系统。其次针对水下机器人硬件控制系统研制问题,基于传统漏水检测电路设计一种限流接地电路,实验验证该限流接地电路有效减小了传统漏水检测电路对主控制器DI接口的电流冲击,并防止漏水信息误报。然后对水下机器人推进器驱动控制的硬件系统进行研究,针对推进器水流扰动致使模拟驱动器烧毁及A-PWM驱动器与PWM驱动器功率不匹配问题,设计了基于模拟驱动器和PWM驱动器相结合的混合驱动硬件电路系统,实验验证该驱动电路中主控制器、驱动器、推进器三者之间控制效果及功率匹配良好,进一步设计冗余共地驱动电路系统,能够有效减小PWM信号中的纹波幅值和占空比波动幅值。进一步,针对推进器模块化驱动电路的传统驱动方法中存在其中一个I/O板卡初始化程序语句出现在其他I/O板卡的初始化程序语句前,其他I/O板卡会初始化失败,后续程序中其他I/O板卡I/O端口不可控的问题,设计了一种将I/O板卡初始化作为单独主线程的软件驱动方法。最后基于推进器的实时状态监测,提出了七点平滑小波叠加的降噪方法和七点平滑小波交叉耦合的降噪方法对所提取的推进器原始电流数据降噪。经实验:本文提出的两种降噪方法与小波降噪方法、七点平滑方法相比,降噪后的电流数据与真实电流数据的平均误差、方均根误差、平均相对误差均减小,其中七点平滑小波交叉耦合方法的降噪效果最好,可有效实现推进器健康状态监测。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：2754337