PDF《水下机器人故障诊断方案》

4 ] . UR 运动时坐 标位置以及速度信息是连续的, 因此, 正常工作时传 感器数据也应该连续 [ 10] . 考虑到 UR 的运动速度不 可能无穷大, 在一个时间节拍内 UR 的位置变化是 个有限值. 为此, 在假定多普勒测速仪 ( DVL) 测量 值准确的前提下, 可采用

204 电机与控制学报第12卷x^=x0 + vx $ T, y ^ = y0 + vy $ T (12) 简单估算 UR 的位置信息. 其中 x

0、 y0 为UV 前一时 刻的位置;

x ^、 y ^ 为估算值;

$T 为采样周期;

vx、 vy 为UV 在大地坐标系下的速度. 由于 DVL测得的速度为艇体坐标系下的值, 因 此需要将它转换为大地坐标系下的值. vx vy vz = cosW cosH cosWsinHsinU- sinWcosU B

1 sinWcosH s inWsinHsinU+ cosWcosU B

2 - sinH cosHsinU B

3 u v w , (13) 其中, B

1 = cosWsinHcosU + sinWsinU , B

2 = sinWsinHcosU- cosWsinU , B

3 = cosH cosU . 对于 UR 定位声纳输出出现振荡的情况, 即第 三种故障, 可以设定残差的阈值, 残差大于阈值就认 为传感器出现故障, 反之则认定其工作正常. 当判断 定位声纳出现故障时, 其数据将被剔除, 然后通过预 测信息求得修正数据. 如果故障时间 (其长短通常 由经验确定, 本文为 10个采样周期 ) 比较长, 由于累 积误差的存在, 修正数据将会严重偏离正确值, 这时 应该对传感器故障进行报警. 定位声纳故障检测流 程如图 3所示. 图4( a) 和4( b) 为UR-X在海上试验 时, 以015m /s航行时的北向和东向位置随时间变化 的曲线. 其中实线是定位声纳的测量值, 虚线是线性 平滑后的结果. 从图中可以看出本文提出的线性平 滑方法可以很好的解决定位声纳输出振荡的问题.

5 结语本文主要完成了传感器故障诊断研究以提高水 下机器人系统的总体可靠性. 在分析水下机器人传 感器三种故障形式的基础上, 提出了相应的故障诊 断方法. 阐明了线性小波变换的基本理论和平滑原 理, 并利用它们进行传感器故障诊断. 进行了信号奇 异性分析, 探讨了小波基选择的一般准则. 将文中提 出的几种故障诊断方法应用到实际的海上试验中, 得出了相应的试验数据. 通过对海上试验结果进行 分析研究, 验证了所提方法的有效性与可行性, 同时 也表明该方法在工程应用方面具有一定的参考意 义. 但是文中所提出的小波变换中的阈值计算方法 与线性平滑中故障时间的确定都是基于一定的经 验, 希望今后在这两个方面开展更加深入的研究. 参考文献: [ 1] 徐涛, 王祁. 基于小波 包LVQ 网 络的传 感器故 障诊断 [ J]. 哈 尔滨工业大学学........