摘要：针对有缆遥控水下机器人上要求搭载的机械臂占地面积小、动作范围大的问题,对包括偏转和俯仰在内的6自由度位置变化及抓取的7功能水下液压机械臂进行设计、仿真以及实验分析,利用多目标优化模型对抓取卡爪进行设计,计算液压缸最短行程时,可实现的卡爪开合范围;建立机械臂的D-H参数模型,对机械臂的正运动进行求解,采用Matlab软件仿真分析6个活动关节的运动姿态;搭建功能样机和工程样机开展机械臂的陆上动作及水下试验验证,结果表明,机械臂的6个活动关节位置、速度以及加速度曲线都光滑平顺、无突变,无超调现象;机械臂含抓取卡爪的结构设计合理。

摘要：为解决内河船体壁面坞内或水下人工清洗附着物费用昂贵且周期长的问题,设计一种履带式水下清洗机器人。通过建立机器人的静力学模型,求解机器人所需静态稳定条件下的最小吸附力,借助Maxwell仿真求解优化限定尺寸下,采用N-S正反充磁和Halbach磁路的成组永磁体最佳性能的尺寸参数。结果表明,优化后Halbach磁路成组的永磁体可以满足油漆层和附着物总厚度不超过10 mm,而N-S正反充磁成组的磁体只能满足总厚度不超过6 mm的安全附壁。制造功能样机实验验证了机器人可以满足10mm以内间距的附壁要求,为下一步机器人的工程性应用奠定基础。

摘要：基于磁场调制原理工作的永磁(PM)游标电机具有低速、大转矩特性。然而,和传统永磁电机类似,永磁游标电机的励磁磁场由永磁体产生,气隙磁场相对恒定难以调节,宽调速范围运行能力受限。结合"混合励磁"设计方法,通过在分裂齿式永磁游标电机调磁小齿间引入混合励磁绕组,该文研究了一种磁场调制型双馈无刷混合励磁电机;结合有限元方法,介绍了该电机的基本结构和运行原理,揭示了其低速、大转矩并具有宽调速范围特性内在机理;设计了该电机的驱动控制系统,对其静态性能进行系统测试,验证了理论分析与仿真计算的正确性。

摘要：针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明:制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。

摘要：根据实验数据确定平面上的涂层累积速率二次函数后,建立了自由曲面上的漆膜厚度数学模型。在此基础上生成喷漆机器人喷枪空间路径,得出喷枪轨迹优化设计是带约束条件的多目标优化问题,并选取时间最小和漆膜厚度方差最小作为目标函数,应用带权无穷范数理想点法进行求解。最后通过计算机仿真的结果,论证了数学模型和优化算法的可行性。

摘要：提出了一种新型的基于Hammerstein-Wiener模型的广义预测控制策略。采用基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型描述非线性系统动态特性,作为被控对象预测模型。同时,针对现有遗传算法和混沌粒子群优化算法收敛速度慢和精度低等缺点,给出一种拟牛顿信赖域混沌粒子群混合优化算法,作为预测控制的滚动优化策略,函数测试和非线性对象的广义预测控制的滚动优化表明该算法的优越性。最后,对设计的预测控制器进行实例仿真,结果表明它能满足系统实时稳定运行的需求,取得了良好的控制效果。

摘要：针对云模型的基本原理,提出了一类云模型系统的设计方法,并利用Stone-Weierstrass定理对在3σ正态分布随机数条件下的云模型系统任意逼近紧集上的任意连续实函数进行了证明,是对云模型应用于逼近任意连续非线性函数理论的创新,也是今后云模型系统用于系统辨识和控制的理论依据.

摘要：针对多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)非线性强耦合的两电机变频调速系统,对其数学模型进行可逆性存在分析,进一步设计最小二乘支持向量机(least squares support vector machines,LSSVM)逆系统,串联于两电机系统之前,组成基于阶逆的伪线性复合系统,实现MIMO系统的线性化与解耦。在此基础上,采用自抗扰控制器(active disturbances rejection control,ADRC)抑制伪线性复合系统中非线性因素的作用,引入扩张状态观测器对不确定性的估计,使之参与LSSVM逆模型的构造。仿真和实验结果表明,新型控制策略可以有效减小负载扰动和LSSVM建模误差的影响,具有良好的解耦控制效果和鲁棒性。

摘要：针对综合舰桥系统的主要研究内容——航行状态监测和主机监控,设计了综合舰桥数据采集与集中监视控制系统,介绍系统设计的关键技术,阐述其应用处理方法。应用结果表明:正确的异构网络的系统集成方案选择解决了导航设备和机舱传感器信息采集,处理和利用问题,是实现数据网络化的关键。

摘要：为了解决卡尔曼滤波器在给定艏向线性化和过程噪声矩阵难以精确计算的问题,在建立船舶动力定位系统数学模型的基础上,设计了基于Sage-Husa自适应滤波算法的动力定位系统滤波器,并针对具体船型进行了滤波器设计,通过实船试验表明此方法能够很好的滤除高频运动信息的干扰,准确地估计出船舶低频运动信息,在工程上是可行的。