3。2 仿真实例 14

3。3小结 20

4 总结与展望 20

4。1 总结 20

4。2 展望 21

致  谢 23

1 绪论

1。1 课题的背景与意义论文网

水下机器人是目前为止人类用来探索研究海底世界的必备工具,但是由于深海里的工作环境复杂、不可预测,水下机器人一旦出现故障,后果非常严重，除了不能完成水下任务以外，机器人也面临着无法回收的可能，从而导致损失惨重。水下机器人系统[1]携带的很多传感器都是直接和海水接触,这是导致机器人发生故障的主要原因之一。因此,对水下机器人传感器系统在线故障诊断的研究是非常有必要的，它有着重要的理论和应用价值[2-4]。

1。2 水下机器人传感器系统

水下机器人又叫无人遥控潜水器,它是一种用于完成水下任务的机器人。它能够在及其恶劣的环境、被污染严重的环境和可见度为0的水域代替人工在水下长时间工作。许多领域上个都运用到了水下机器人,包括开发石油、海事执法、科学研究和军事等领域[5]。

水下机器人主要分为有缆遥控水下机器人和无缆自治水下机器人两种，有缆遥控水下机器人又可以分为浮游式水下机器人，摇曳式水下机器人，爬行式水下机器人和附着式水下机器人；而无缆自治水下机器人则分为预编程水下机器人，智能型水下机器人和监控型水下机器人。如图1-1所示。

图1-1 水下机器人的分类

1。3 传感器故障诊断的方法

1。3。1故障诊断的基本概念

故障是指系统在运行过程中有一个或多个参数出现问题,不在正常的参考范围内,从而导致不能完成系统应该完成的工作。故障诊断系统技术其实就是一种过程，它首先对设备的状态参数进行监测，接着发现设备没有正常工作的部分，然后对发生故障的部分进行分析从而得出发生故障的原因，最后对设备未来状态进行预测预报。它主要运用现代科技的新成就监测出设备中隐藏的祸患，预防设备事故。故障诊断系统技术已经成为控制领域一个重点研究方向。通过故障诊断可以找到故障、判断故障类型和发生时间、对故障进一步分析确定故障程度。故障检测与诊断技术关系到多种学科，并运用多种新的理论和算法来实现故障的监测和分析[6]。

1。3。2 故障诊断方法的分类及概述

故障诊断技术和多种学科都有关系,是基于数学、计算机、自动控制、信号处理、仿真技术对系统故障分析的方法。

故障诊断方法一般可以分为三种[7]:文献综述

(1)基于信号处理的诊断方法：利用信号模型对可以测得的信号直接测量，抽取特征值，然后再根据特征值的变化情况监测出发生故障的信号，从而判断系统是否发生故障。

(2)基于解析模型的诊断方法：当明确诊断对象准确的数学模型时，根据已知的数学模型对被测信号系统的输出值或估计值进行预测，再把预测得到的估计值和实际测得的实际值进行比较，根据产生的残差大小判断是否发生故障。

(3)基于知识的诊断方法：不需要知道被测对象准确的数学模型，根据已有的故障诊断的知识和经验设计出一套智能的计算机程序，达到解决复杂故障问题的目的。它是现在故障诊断研究的主要方法。

1。4 本文的主要研究内容及论文结构

本文的主要研究对象是水下机器人传感器系统，采用主元分析法检测和诊断水下机器人出现的故障。用MATLAB软件进行仿真,然后对实验结果分析。