自主式水下機(jī)器人容錯(cuò)控制研究的開(kāi)題報(bào)告

自主式水下機(jī)器人容錯(cuò)控制研究的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景及意義自主式水下機(jī)器人是當(dāng)今水下探測(cè)與作業(yè)領(lǐng)域中的重要工具，但其在操作過(guò)程中容易受到各種環(huán)境因素的干擾，導(dǎo)致機(jī)器人出現(xiàn)各種故障，甚至無(wú)法繼續(xù)工作，這就需要進(jìn)行容錯(cuò)控制研究。容錯(cuò)控制技術(shù)可以提高自主式水下機(jī)器人的可靠性和穩(wěn)定性，并保證其在故障發(fā)生時(shí)能夠自主地進(jìn)行修復(fù)或降低故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，進(jìn)一步提高機(jī)器人的工作效率和安全性。二、研究目標(biāo)本文旨在研究自主式水下機(jī)器人容錯(cuò)控制技術(shù)，解決機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)出現(xiàn)的各種故障問(wèn)題，提高機(jī)器人的可靠性和穩(wěn)定性。具體研究?jī)?nèi)容如下：1.分析自主式水下機(jī)器人的系統(tǒng)框架，確定常見(jiàn)故障類型及其對(duì)系統(tǒng)的影響。2.根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制策略，包括故障檢測(cè)、故障診斷和故障恢復(fù)等環(huán)節(jié)。3.開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證容錯(cuò)控制策略的可行性和有效性。三、研究方法本文采用理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。1.理論分析：對(duì)自主式水下機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，確定容錯(cuò)控制策略。2.仿真實(shí)驗(yàn)：基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，搭建自主式水下機(jī)器人的仿真環(huán)境，并開(kāi)展故障注入實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證容錯(cuò)控制策略的可行性和有效性。四、預(yù)期成果通過(guò)本文的研究，預(yù)期可以達(dá)到以下成果：1.確定自主式水下機(jī)器人容錯(cuò)控制策略，提高其可靠性和穩(wěn)定性。2.驗(yàn)證容錯(cuò)控制策略的可行性和有效性，為實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。3.在自主式水下機(jī)器人領(lǐng)域中推廣容錯(cuò)控制技術(shù)，促進(jìn)水下探測(cè)與作業(yè)的發(fā)展。五、研究進(jìn)度安排2022.3-2022.5：對(duì)自主式水下機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，確定容錯(cuò)控制策略。2022.6-2022.9：基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，搭建自主式水下機(jī)器人的仿真環(huán)境，并開(kāi)展故障注入實(shí)驗(yàn)。2022.10-2023.1：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善容錯(cuò)控制策略。2023.2-2023.4：撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備答辯。六、研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算共計(jì)10萬(wàn)元，包括：1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料費(fèi)：5萬(wàn)元。2.差旅費(fèi)和會(huì)議費(fèi)：2萬(wàn)元。3.工作人員報(bào)酬：3萬(wàn)元。預(yù)算費(fèi)用詳細(xì)清單請(qǐng)見(jiàn)附表。七、研究團(tuán)隊(duì)本研究團(tuán)隊(duì)由5名教師和10名研究生組成，主要負(fù)責(zé)研究任務(wù)的分工如下：1.負(fù)責(zé)理論分析工作的教師：2名。2.負(fù)責(zé)仿真實(shí)驗(yàn)工作的教師和研究生：5名。3.負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析和論文撰寫(xiě)工作的教師和研究生：8名。八、參考文獻(xiàn)1.Messina,A.,Caccia,M.,&Ott,C.(2017).Fault-tolerantcontrolforautonomousunderwatervehicles:Asurvey.IEEEJournalofOceanicEngineering,43(3),623-638.2.Li,Y.,Li,B.,Yuan,H.,Ji,Z.,&Huang,H.(2018).Fault-tolerantmotioncontrolforunderwaterrobotsbasedonadaptiveneuralcontrolandslidingmodecontrol.Sensors,18(10),3472.3.Kang,Y.,Wang,G.,Huang,X.,&Xie,Y.(2017).Faulttolerantcontroldesignforunderactuatedunderwaterrobots.IETControlTheory&Applications,11(10),1558-1565.4.Jin,H.,Chen,P.,&Chen,M.Z.(2016).Fault-tolerantcontrolofunderwaterrobotsforautono