书籍详情
油浸式变压器内部故障检测机器人
作者：冯迎宾 等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-03-01
ISBN：9787030718143
定价：¥99.00
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内容简介
《油浸式变压器内部故障检测机器人》系统地介绍了作者及其所在研究团队关于油浸式变压器内部故障检测机器人的研究成果。针对变压器密闭、充油、内部结构紧凑、电磁环境复杂等问题，《油浸式变压器内部故障检测机器人》融合人机协同控制技术、密闭充油的无线传输技术、激光雷达定位技术、视觉检测技术等前沿科技，研发了一套可取代人工检测的机器人装置。《油浸式变压器内部故障检测机器人》详细阐述了机器人控制系统和紧凑型机械结构设计方法，构建了机器人动力学模型和运动学模型，提出了基于反演滑模控制的机器人悬停定点观测控制方法，通过仿真验证和示范应用证明了机器人在变压器内部开展故障检测任务的可行性。
作者简介
暂缺《油浸式变压器内部故障检测机器人》作者简介
目录
目录
前言
1 绪论 1
1.1 油浸式变压器故障检测技术概述 1
1.1.1 油浸式变压器油中溶解气体分析技术 2
1.1.2 油浸式变压器油微水检测技术 3
1.1.3 油浸式变压器油温检测技术 3
1.1.4 油浸式变压器绕组变形检测技术 4
1.2 水下微型机器人研究现状 5
1.3 油浸式变压器内部故障检测机器人研究现状 8
1.4 小结 9
参考文献 10
2 油浸式变压器结构分析 13
2.1 变压器结构特点 13
2.2 220kV变压器实例 15
2.3 机器人特性 22
2.4 小结 22
参考文献 23
3 机器人总体方案设计 24
3.1 机器人机械结构总体方案设计 24
3.1.1 机器人机械结构需求分析 24
3.1.2 机器人机械结构特点 26
3.1.3 机器人机械结构总体方案 26
3.2 机器人控制系统总体方案设计 28
3.2.1 机器人控制系统方案影响因素 28
3.2.2 机器人控制系统通信方案分析 29
3.2.3 机器人控制系统总体方案 31
3.3 小结 33
参考文献 34
4 机器人机械结构设计 35
4.1 机器人机械结构紧凑型设计 35
4.1.1 机器人结构尺寸确定 35
4.1.2 机器人内部零部件小型化设计 36
4.2 机器人喷射泵推力分析 46
4.3 机器人流体动力学分析 48
4.4 机器人运动单元结构特性分析 50
4.5 机器人外壳耐油腐蚀性设计 52
4.5.1 机器人外壳材料需求分析 52
4.5.2 常见工业非金属材料种类及优缺点 53
4.5.3 机器人外壳材料选型 54
4.5.4 机器人外壳耐油腐蚀性实验 56
4.6 小结 57
参考文献 58
5 机器人控制系统设计 60
5.1 载体控制系统硬件设计 60
5.1.1 核心控制板 60
5.1.2 电源管理板 65
5.1.3 姿态传感器 68
5.1.4 数字图传模块 68
5.1.5 激光雷达 69
5.1.6 摄像机 69
5.1.7 深度计 70
5.1.8 锂电池 70
5.2 载体控制系统软件设计 70
5.2.1 软件主要功能及特点 70
5.2.2 软件流程图 71
5.3 操作控制终端硬件设计 73
5.4 操作控制终端软件设计 74
5.5 小结 76
参考文献 76
6 机器人模型构建 77
6.1 机器人动力学分析 77
6.1.1 静力及其力矩 78
6.1.2 流体动力及其力矩 79
6.1.3 喷射泵产生的推力及其力矩 80
6.1.4 重力和浮力 81
6.1.5 机器人动力学模型 82
6.2 机器人运动学模型 82
6.3 喷射泵模型 82
6.3.1 理论分析 82
6.3.2 参数识别 83
6.4 小结 85
参考文献 86
7 机器人定点观测控制器设计 88
7.1 滑模控制基本原理 88
7.2 模型解耦 89
7.3 深度控制器设计 90
7.3.1 自学习控制器 91
7.3.2 自适应反演滑模控制器设计 92
7.3.3 自适应反演滑模控制器稳定性分析 93
7.4 航向角控制器设计 94
7.4.1 非线性干扰观测器设计 95
7.4.2 非线性干扰观测器稳定性分析 95
7.5 仿真实验验证 96
7.5.1 仿真参数设置 96
7.5.2 深度控制器仿真 97
7.5.3 航向角控制器仿真 98
7.6 机器人验证 100
7.7 小结 103
参考文献 103
8 机器人定位方法 106
8.1 机器人定位方法概述 106
8.2 机器人垂直位置测量 107
8.3 机器人水平位置测量 108
8.4 机器人定位实验 112
8.5 小结 113
参考文献 114
9 机器人收放装置 116
9.1 机器人收放装置结构设计 116
9.1.1 机器人收放装置机械原理分析 116
9.1.2 机器人收放装置方案设计 116
9.2 机器人收放装置力学性能分析 118
9.3 小结 119
10 机器人功能实验及安全性分析 120
10.1 机器人运动实验 120
10.1.1 实验目的 120
10.1.2 实验环境 120
10.1.3 实验测试 122
10.2 变压器内部实验 124
10.2.1 实验目的 124
10.2.2 实验环境 125
10.2.3 实验测试 125
10.3 运动安全性分析 128
10.3.1 机器人冲击等效分析 129
10.3.2 机器人冲击仿真分析 129
10.4 小结 131
前言
1 绪论 1
1.1 油浸式变压器故障检测技术概述 1
1.1.1 油浸式变压器油中溶解气体分析技术 2
1.1.2 油浸式变压器油微水检测技术 3
1.1.3 油浸式变压器油温检测技术 3
1.1.4 油浸式变压器绕组变形检测技术 4
1.2 水下微型机器人研究现状 5
1.3 油浸式变压器内部故障检测机器人研究现状 8
1.4 小结 9
参考文献 10
2 油浸式变压器结构分析 13
2.1 变压器结构特点 13
2.2 220kV变压器实例 15
2.3 机器人特性 22
2.4 小结 22
参考文献 23
3 机器人总体方案设计 24
3.1 机器人机械结构总体方案设计 24
3.1.1 机器人机械结构需求分析 24
3.1.2 机器人机械结构特点 26
3.1.3 机器人机械结构总体方案 26
3.2 机器人控制系统总体方案设计 28
3.2.1 机器人控制系统方案影响因素 28
3.2.2 机器人控制系统通信方案分析 29
3.2.3 机器人控制系统总体方案 31
3.3 小结 33
参考文献 34
4 机器人机械结构设计 35
4.1 机器人机械结构紧凑型设计 35
4.1.1 机器人结构尺寸确定 35
4.1.2 机器人内部零部件小型化设计 36
4.2 机器人喷射泵推力分析 46
4.3 机器人流体动力学分析 48
4.4 机器人运动单元结构特性分析 50
4.5 机器人外壳耐油腐蚀性设计 52
4.5.1 机器人外壳材料需求分析 52
4.5.2 常见工业非金属材料种类及优缺点 53
4.5.3 机器人外壳材料选型 54
4.5.4 机器人外壳耐油腐蚀性实验 56
4.6 小结 57
参考文献 58
5 机器人控制系统设计 60
5.1 载体控制系统硬件设计 60
5.1.1 核心控制板 60
5.1.2 电源管理板 65
5.1.3 姿态传感器 68
5.1.4 数字图传模块 68
5.1.5 激光雷达 69
5.1.6 摄像机 69
5.1.7 深度计 70
5.1.8 锂电池 70
5.2 载体控制系统软件设计 70
5.2.1 软件主要功能及特点 70
5.2.2 软件流程图 71
5.3 操作控制终端硬件设计 73
5.4 操作控制终端软件设计 74
5.5 小结 76
参考文献 76
6 机器人模型构建 77
6.1 机器人动力学分析 77
6.1.1 静力及其力矩 78
6.1.2 流体动力及其力矩 79
6.1.3 喷射泵产生的推力及其力矩 80
6.1.4 重力和浮力 81
6.1.5 机器人动力学模型 82
6.2 机器人运动学模型 82
6.3 喷射泵模型 82
6.3.1 理论分析 82
6.3.2 参数识别 83
6.4 小结 85
参考文献 86
7 机器人定点观测控制器设计 88
7.1 滑模控制基本原理 88
7.2 模型解耦 89
7.3 深度控制器设计 90
7.3.1 自学习控制器 91
7.3.2 自适应反演滑模控制器设计 92
7.3.3 自适应反演滑模控制器稳定性分析 93
7.4 航向角控制器设计 94
7.4.1 非线性干扰观测器设计 95
7.4.2 非线性干扰观测器稳定性分析 95
7.5 仿真实验验证 96
7.5.1 仿真参数设置 96
7.5.2 深度控制器仿真 97
7.5.3 航向角控制器仿真 98
7.6 机器人验证 100
7.7 小结 103
参考文献 103
8 机器人定位方法 106
8.1 机器人定位方法概述 106
8.2 机器人垂直位置测量 107
8.3 机器人水平位置测量 108
8.4 机器人定位实验 112
8.5 小结 113
参考文献 114
9 机器人收放装置 116
9.1 机器人收放装置结构设计 116
9.1.1 机器人收放装置机械原理分析 116
9.1.2 机器人收放装置方案设计 116
9.2 机器人收放装置力学性能分析 118
9.3 小结 119
10 机器人功能实验及安全性分析 120
10.1 机器人运动实验 120
10.1.1 实验目的 120
10.1.2 实验环境 120
10.1.3 实验测试 122
10.2 变压器内部实验 124
10.2.1 实验目的 124
10.2.2 实验环境 125
10.2.3 实验测试 125
10.3 运动安全性分析 128
10.3.1 机器人冲击等效分析 129
10.3.2 机器人冲击仿真分析 129
10.4 小结 131
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