技术领域
[0001] 本
发明涉及水下机器人控制技术领域，特别地是一种水下机器人综合控制系统及其方法。
背景技术
[0002] 控制系统用于解决水下机器人水下运动的控制。水下环境较为复杂，要求对水下机器人水下运动实现精确控制，现有控制系统精确度较低且容错故障诊断系统较为复杂。
[0003]
专利文献CN104754275A涉及一种小型遥控水下机器人共缆传输装置，包括水上模
块和水下模块，水上模块和水下模块通过用于传输射频/交流电源
信号的传输共缆连接。
[0004] CN107310697A涉及一种水下
机器人控制系统，控制系统由水面和水下两个
嵌入式系统构成，取代传统技术中的水面、水下计算机，大幅缩小了体积、重量、功耗，降低了成本。水面控制单元以水面CPU为核心，控制操纵
手柄、控制面板(包括按钮和电位器等)、图像子系统(包括DVR、字符
叠加器等)和用户扩展
接口。水下无人机以水下CPU为核心，控制水下灯、
推进器、
云台
舵机、
传感器和扩展接口(包括机械手、作业工具、传感器等)。水面-水下之间采取脐带缆或光纤或无线通讯。专利文献CN107463097A涉及一种水下机器人的自适应量化容错控制装置及其方法，包括内环控
制模块，内环
控制模块控制补偿和反馈模块，并且通过信号量化器产生量化
控制信号对水下机器人进行控制；其中补偿和反馈模块包括执行机构故障自适应补偿模块、非线性反馈模块和不确定性自适应补偿模块；其中内环控制模块基于水下机器人
运动学模型、水下机器人动
力学模型和期望模块通过信号量化器产生量化控制信号。设计了自适应故障补偿器，能够处理执行机构的增益故障和摄动故障；通过设计反向自适应律，补偿了控制信号量化引起的控制分布矩阵漂移。
[0005] CN109298632A属于自主式水下机器人推进器故障容错技术领域，具体涉及一种基于滑模
算法与推力二次调整的自主式水下机器人推进器容错控制方法，采用双极性函数去代替符号函数，实现切换增益和
边界层厚度自适应调节，削弱滑模容错控制的抖振现象；采用滑模控制与推力二次调整相结合的容错控制方法，使推进器优先权矩阵中的故障推进器权值系数随着故障程度的变化而变化，降低故障推进器的控制
电压；在控制律中加入相应的控制补偿值去消除该偏差的影响，达到容错控制的目的。
[0006]
现有技术中，例如CN107310697A涉及一种水下机器人控制系统，控制系统通过多个传感器实现了参数的采集，但是在采集后的数据应用方面没有进行整体考虑，导致采集参数的利用效率较低，导致控制精确度较低；水下环境较为复杂，现有控制系统难以实现对水下机器人水下运动的精确控制，且反馈不够及时，缺乏应急状态的及时处理等，在与水面控制
软件失去通信后水下机器人自主返航自救能力差。这就要求系统对设备参数的精确测量和反馈，以及控制信号的精确微调，各种应急状态的及时处理；现有控制系统只是涉及各个参数的采集，对于采集的
数据处理以及数据间的应用利用效率较低，导致不能实现精确控制。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种实现控制系统的精确控制且能够实现自主返航控制功能的水下机器人综合控制系统及其方法。
[0008] 本发明通过以下技术方案实现的：
[0009] 一种水下机器人综合控制系统，包括传感模块，传感模块用于接收观测系统的数据输入，并对接收的数据进行优化处理；
[0010] 控制算法模块，控制算法模块接收传感模块优化处理后的数据；控制算法模块自动判断工作模式，并根据不同的工作模式进行不同的控制操作，工作模式包括ROV工作模式、ARV工作模式和AUV工作模式；控制算法模块通过建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型；
[0011] 故障诊断和容错控制模块，故障诊断和容错控制模块通过基于故障树实现水下机器人的故障诊断与容错控制；以及，
[0012] 自适应
控制器，控制算法模块通过观测系统监测水下机器人的运动状态变化，对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差值发送到自适应控制器，由自适应控制器来调整
基础控制回路的控制参数。
[0013] 进一步地，所述传感模块对接收的数据进行优化处理，处理后的状态和参数数据分为两路，一路送给所述控制算法模块，另一路送至所述故障诊断和容错控制模块，用于分析系统的运行情况。
[0014] 进一步地，在所述ROV工作模式下，所述控制算法模块接收水面控制指令，对配电控制模块、设备控制模块以及推进控制模块进行控制，进而实现对水下机器人主体的功能控制，并将状态和参数数据反馈给水面控制装置；在所述ARV工作模式下，解脱脐带缆切断水面供电改为水下机器人
电池供电，控制算法模块接收水面控制指令，控制算法模块接收水面控制指令；在所述AUV工作模式下，所述控制算法模块根据所述传感模块的数据输入，结合状态和参数数据，自主决策完成对水下机器人主体的功能控制。
[0015] 进一步地，所述观测系统包括深度传感器、测距声纳、导引声纳、声纳同步控制器、航向航姿测量单元和绝缘检测器；水面控制装置通过通信模块完成与水下控制装置之间的控制命令、状态与数据信息的传输，并对水面水下的通信进行实时监测、故障诊断和通信维护。
[0016] 进一步地，所述配电控制模块接收所述控制算法模块的指令对观测系统水下摄像机、水下照明灯、深度测量单元、声纳同步控制器的电源进行
开关控制；推进控制模块接收所述控制算法模块的指令完成对多台推进器的使能/停止、正/反转、调速等控制；所述设备控制模块根据所述控制算法模块的指令完成对各受控设备的初始化、复位、自检、功能控制等。
[0017] 进一步地，一种水下机器人综合控制方法，包括以下步骤：步骤S1，传感模块接收深度传感器、测距声纳、导引声纳、声纳同步控制器、航向航姿测量单元、绝缘检测器的数据输入；传感模块对接收的数据进行优化处理，处理后的状态和参数数据分为两路，一路送给控制算法模块，另一路送至故障诊断和容错控制模块，用于分析系统的运行情况；
[0018] 步骤S2，控制算法模块自动判断工作模式，并根据不同的工作模式进行不同的控制操作，工作模式包括ROV工作模式、ARV工作模式和AUV工作模式；在ROV工作模式下，控制算法模块接收水面控制指令，对配电控制模块、设备控制模块以及推进控制模块进行控制，进而实现对水下机器人主体的功能控制，并将状态和参数数据反馈给水面控制装置；在所述ARV工作模式下，解脱脐带缆切断水面供电改为水下机器人电池供电，控制算法模块接收水面控制指令，控制算法模块接收水面控制指令，在AUV工作模式下，控制算法模块根据传感模块的数据输入，结合状态和参数数据，自主决策完成对水下机器人主体的功能控制；
[0019] 步骤S3，自动驾驶自主返航控制回路开始工作，自动驾驶自主返航控制回路采用模型参考自适应控制结构；
[0020] 步骤S4，控制算法模块建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型；AUV工作模式下，控制算法模块对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差送到自适应控制器，由自适应控制器来调整基础控制回路的控制参数，实现自主返航控制功能；
[0021] 步骤S5，故障诊断和容错控制模块基于故障树实现水下机器人的故障诊断与容错控制；
[0022] 步骤S6，控制算法模块控制水下机器人实现定向、定深、定距、程序控制返航。
[0023] 进一步地，所述步骤S3中，自动驾驶自主返航控制回路包括自动定深定高控制回路和自动定向控制回路；在水下机器人脐带缆断缆后，通过自动驾驶自主返航控制回路自主返航至入水点。
[0024] 进一步地，所述步骤S4中，仅在水下机器人断缆情况下才启用AUV工作模式，AUV工作模式采用水声导引与地形匹配导引相结合的工作模式，作业时在上游调压井处布放一个发射声源，而在载体系统上安装一个由3个换能器组成的接收基阵，发射声源在同步时钟的控制下按固定的时间间隔发射脉冲信号，接收基阵接收到声纳脉冲信号后计算
声波到达各个换能器的时间差，再根据时间差计算声源的方位，声纳脉冲到达的时间根据同步钟脉冲确定，从而计算出到声源的距离和航向，结合工作环境地理模型及深度距离匹配模型，控制自身不断地向发射声源接近，直到航行至发射声源处，达到自主返航的目的。
[0025] 进一步地，综合控制方法实施前，水面控制装置和水下控制装置启动后首先进行自检，根据不同自检的结果，进入不同的工作步骤；若失败，则进入故障诊断与自恢复循环，若成功，则进入正常工作循环；进入故障诊断与自恢复循环后，水面控制装置和水下控制装置内置的软件对运行故障进行诊断，若故障为可修复故障，则软件自动修复故障并重新启动软件；若故障为不可修复故障，则软件停止运行并在水面控制单元提示故障报警；进入正常工作循环后，软件对操作盒、
鼠标、
键盘的输入进行检测；根据检测结果进行指令分析处理，将处理后的控制指令通过通信模块传送给水下控制装置；然后通过通信模块从水下控制装置获取水下机器人主体的工作状态和参数，对状态和参数数据进行处理，并将处理数据在水面控制单元的指示灯和显示屏进行显示，同时将处理数据送至故障诊断子流程，分析软件运行情况；再通过检测是否有软件退出指令，有，则退出软件，没有，则跳转至外部控制输入检测流程，由此实现工作循环；当遇到故障需要自主返航时通过水下控制装置来完成水下机器人的水下运动方向、
姿态和速度等控制实现自主返航控制功能，在与水面控制装置失去通信后完成水下机器人自主返航自救。
[0026] 进一步地，水面控制装置接收来自操作盒及键盘/鼠标的控制输入，经
信号处理后将控制命令传送到水下控制装置，水下控制装置接收并执行相应的控制命令，实现水下机器人各种功能的具体操作，并将反馈状态和数据等信息回传给水面控制装置，实现水面控制闭环；水面控制装置具备信息显示功能，可实时显示文字、图像等信息。
[0027] 本发明的有益效果：
[0028] 采用水下机器人的综合控制方法，建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型，通过航向航姿测量单元、深度传感器、测距声纳、导引声纳监测水下机器人的运动状态变化，对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差送到自适应控制器，由自适应控制器来调整基础控制回路的控制参数，提高控制精确度，可以实现自主返航控制等功能。传感器模块接收包括来自航向航姿测量单元、绝缘检测器的数据输入并进行处理后输出给控制算法模块、故障检测和容错控制模块。控制算法模块自主判断工作模式并根据不同模式进行不同的控制操作，每个操作都是基于多个控制参数的信息，实现水下机器人的精确控制，且结合故障检测和容错控制模块实现了容错度的提高。
附图说明
[0029] 图1为本发明
实施例水下机器人综合控制方法的总体控制
流程图；
[0030] 图2为本发明实施例水下机器人综合控制系统的结构
框架图；
[0031] 图3为本发明实施例自动驾驶自主返航控制回路结构流程图；
[0032] 图4为本发明实施例综合控制方法的自检流程图；
[0033] 图5为本发明实施例故障诊断与容错控制模块结构框架图；
[0034] 图6为本发明实施例故障树结构示意图。
具体实施方式
[0035] 下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0036] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶端、末端、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对
位置关系、运动情况等，若该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038] 另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0039] 如图1至图6所示，一种水下机器人综合控制系统，包括传感模块，传感模块用于接收观测系统的数据输入，并对接收的数据进行优化处理；
[0040] 控制算法模块，控制算法模块接收传感模块优化处理后的数据；控制算法模块自动判断工作模式，并根据不同的工作模式进行不同的控制操作，工作模式包括ROV工作模式、ARV工作模式和AUV工作模式；控制算法模块通过建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型；
[0041] 故障诊断和容错控制模块，故障诊断和容错控制模块通过基于故障树实现水下机器人的故障诊断与容错控制；以及，
[0042] 自适应控制器，控制算法模块通过观测系统监测水下机器人的运动状态变化，对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差值发送到自适应控制器，由自适应控制器来调整基础控制回路的控制参数。
[0043] 具体的，本实施例方案中，所述传感模块对接收的数据进行优化处理，处理后的状态和参数数据分为两路，一路送给所述控制算法模块，另一路送至所述故障诊断和容错控制模块，用于分析系统的运行情况。
[0044] 具体的，本实施例方案中，在所述ROV工作模式下，所述控制算法模块接收水面控制指令，对配电控制模块、设备控制模块以及推进控制模块进行控制，进而实现对水下机器人主体的功能控制，并将状态和参数数据反馈给水面控制装置；在所述ARV工作模式下，解脱脐带缆切断水面供电改为水下机器人电池供电，控制算法模块接收水面控制指令，控制算法模块接收水面控制指令，在所述AUV工作模式下，所述控制算法模块根据所述传感模块的数据输入，结合状态和参数数据，自主决策完成对水下机器人主体的功能控制。
[0045] 具体的，本实施例方案中，所述观测系统包括深度传感器、测距声纳、导引声纳、声纳同步控制器、航向航姿测量单元和绝缘检测器；水面控制装置通过通信模块完成与水下控制装置之间的控制命令、状态与数据信息的传输，并对水面水下的通信进行实时监测、故障诊断和通信维护。
[0046] 具体的，本实施例方案中，所述配电控制模块接收所述控制算法模块的指令对观测系统水下摄像机、水下照明灯、深度测量单元、声纳同步控制器的电源进行开关控制；推进控制模块接收所述控制算法模块的指令完成对多台推进器的使能/停止、正/反转、调速等控制；所述设备控制模块根据所述控制算法模块的指令完成对各受控设备的初始化、复位、自检、功能控制等。
[0047] 参照图1和图2，具体的，本实施例方案中，一种水下机器人综合控制方法，包括以下步骤：步骤S1，传感模块接收深度传感器、测距声纳、导引声纳、声纳同步控制器、航向航姿测量单元、绝缘检测器的数据输入；传感模块对接收的数据进行优化处理，处理后的状态和参数数据分为两路，一路送给控制算法模块，另一路送至故障诊断和容错控制模块，用于分析系统的运行情况；步骤S2，控制算法模块自动判断工作模式，并根据不同的工作模式进行不同的控制操作，工作模式包括ROV工作模式、ARV工作模式和AUV工作模式；在ROV工作模式下，控制算法模块接收水面控制指令，对配电控制模块、设备控制模块以及推进控制模块进行控制，进而实现对水下机器人主体的功能控制，并将状态和参数数据反馈给水面控制装置；在ARV工作模式下，解脱脐带缆切断水面供电改为水下机器人电池供电，控制算法模块接收水面控制指令，控制算法模块接收水面控制指令；在AUV工作模式下，控制算法模块根据传感模块的数据输入，结合状态和参数数据，自主决策完成对水下机器人主体的功能控制；
[0048] 步骤S3，自动驾驶自主返航控制回路开始工作，自动驾驶自主返航控制回路采用模型参考自适应控制结构；
[0049] 步骤S4，控制算法模块建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型；AUV工作模式下，控制算法模块对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差送到自适应控制器，由自适应控制器来调整基础控制回路的控制参数，实现自主返航控制功能；
[0050] 步骤S5，故障诊断和容错控制模块基于故障树实现水下机器人的故障诊断与容错控制；
[0051] 步骤S6，控制算法模块控制水下机器人实现定向、定深、定距、程序控制返航。
[0052] 具体的，本实施例方案中，所述步骤S3中，自动驾驶自主返航控制回路包括自动定深定高控制回路和自动定向控制回路；在水下机器人脐带缆断缆后，通过自动驾驶自主返航控制回路自主返航至入水点。
[0053] 需要说明的是，水下机器人具备6个
自由度，其任意方向的运动都是多个自由度方向的运动的耦合，其6个自由度之间存在交叉耦合，在多自由度交叉耦合情况下进行运动控制是一个极为复杂的问题，这是水下机器人控制的难点之一。系统设计的水下机器人在静水环境下使用，运行速度较低，水下机器人的结构设计和推进器的布置设计过程中已尽可能考虑减小6个自由度之间的运动耦合，载体系统在垂直面和水平面间的耦合很小，为了简便控制，使控制过程简单化，在系统控制回路的设计过程中省略了垂直面和水平面间的耦合，分别独立考虑垂直面和水平面的运动。水下机器人的基本运动方式有保持航向和改变航向、保持深度和改变深度。航向的改变是在水平面内的运动，深度的改变是在垂直面内的运动，可视为相互独立，因此设计两个基础控制回路，分别为自动定深定高控制回路和自动定向控制回路。在水下机器人脐带缆断缆后，需自主返航至入水点，为此设计了自动驾驶自主返航控制回路。在水下机器人部分设备故障后，尽可能保证其能利用局部功能继续完成水下作业，为此进行了故障诊断与容错控制设计。水下机器人的运动控制都需以传感器采集到的参数作为依据，本系统中主要参考深度、高度、距离、航向
角、位置等参数。
[0054] 在观测系统的航向航姿测量单元、测距声纳、导引声纳、深度传感器等传感器的配合下，控制系统可实现水下机器人的定向、定深、定距、程序控制返航等功能。可根据事先设定的程序，在脐带缆断缆后，完成程序控制自动返航过程。
[0055] 需要说明的是，水下机器人在输水管道内作业时，需要知道自身与管道壁间的距离，以控制其在不与管道壁发生碰撞的情况下，保持适当的观测距离；在水库底部作业时，也可能需要定高航行，完成特殊的作业任务。因此，在载体系统上设计有六个测距声纳，分别安装在其上、下、前、后、左、右面，在斜洞、平洞都能够测出距管道壁的距离。六个测距声纳的工作
频率相同，采取同步工作模式解决声兼容问题，以并联方式工作。水面控制单元实时显示水下机器人各个方向与洞壁的距离，操作员可根据六向数据进行运动调整。水下机器人也可根据设定数值，沿洞壁稳定前进，完成定距航行。
[0056] 具体的，本实施例方案中，所述步骤S4中，仅在水下机器人断缆情况下才启用AUV工作模式，AUV工作模式采用水声导引与地形匹配导引相结合的工作模式，作业时在上游调压井处布放一个发射声源，而在载体系统上安装一个由3个换能器组成的接收基阵，发射声源在同步时钟的控制下按固定的时间间隔发射脉冲信号，接收基阵接收到声纳脉冲信号后计算声波到达各个换能器的时间差，再根据时间差计算声源的方位，声纳脉冲到达的时间根据同步钟脉冲确定，从而计算出到声源的距离和航向，结合工作环境地理模型及深度距离匹配模型，控制自身不断地向发射声源接近，直到航行至发射声源处，达到自主返航的目的。
[0057] 参照图4，具体的，本实施例方案中，综合控制方法实施前，水面控制装置和水下控制装置启动后首先进行自检，根据不同自检的结果，进入不同的工作步骤；若失败，则进入故障诊断与自恢复循环，若成功，则进入正常工作循环；进入故障诊断与自恢复循环后，水面控制装置和水下控制装置内置的软件对运行故障进行诊断，若故障为可修复故障，则软件自动修复故障并重新启动软件；若故障为不可修复故障，则软件停止运行并在水面控制单元提示故障报警；进入正常工作循环后，软件对操作盒、鼠标、键盘的输入进行检测；根据检测结果进行指令分析处理，将处理后的控制指令通过通信模块传送给水下控制装置；然后通过通信模块从水下控制装置获取水下机器人主体的工作状态和参数，对状态和参数数据进行处理，并将处理数据在水面控制单元的指示灯和显示屏进行显示，同时将处理数据送至故障诊断子流程，分析软件运行情况；再通过检测是否有软件退出指令，有，则退出软件，没有，则跳转至外部控制输入检测流程，由此实现工作循环；当遇到故障需要自主返航时通过控制水下控制装置来完成水下机器人的水下运动方向、姿态和速度等控制实现自主返航控制功能，在与水面控制装置失去通信后完成水下机器人自主返航自救。
[0058] 具体的，本实施例方案中，水面控制装置的水面控制软件运行在水面控制单元的主控计算机上，水下控制装置的水下控制软件运行在载体系统
电子舱的控制计算机上；水面控制装置接收来自操作盒及键盘/鼠标的控制输入，经信号处理后将控制命令传送到水下控制装置，水下控制装置接收并执行相应的控制命令，实现水下机器人各种功能的具体操作，并将反馈状态和数据等信息回传给水面控制装置，实现水面控制闭环；水面控制装置具备信息显示功能，可实时显示文字、图像等信息。
[0059] 参照图5和图6，需要说明的是，为了提高水下机器人运行的可靠性和安全性，还进行了故障诊断与容错控制设计。系统采用基于故障树的故障诊断与容错控制技术。故障树故障诊断方法是一种基于经验知识的故障诊断方法也称呼为基于
人工智能的故障诊断方法。
[0060] 故障树是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统的各种可能故障事件为项目，以其诱因为中间项目或底层项目，并用类似数字
电路中的
逻辑门来表示它们间的关系，形成倒立树状结构。
[0061] 基于故障树的故障诊断其关键是对水下机器人故障树的定性定量分析和事项建立。故障树的建立是基于近30年来在
水电站、水库、海上、湖上的近百次水下机器人相关作业工程实践经验，能较全面的
覆盖水下机器人作业过程中的可能发生的故障。
[0062] 采用的基于故障树的容错控制技术实际上是一种在线重构容错控制技术。即在系统故障后，查询故障树，找到故障原因，将故障原因送入容错控制器，容错控制器对系统控制律进行重新调度，计算出故障模式下的所需控制律，进而向自适应控制器和基础控制回路发出更正的控制指令，完成故障状态下的容错控制，以尽可能完成系统工作任务。
[0063] 传感模块接收观测系统各传感器如深度传感器、测距声纳、导引声纳、声纳同步控制器、航向航姿测量单元、绝缘检测器的数据输入，对数据进行优化处理后送至控制算法模块，为系统总体控制提供参考依据。
[0064] 配电控制模块按照控制算法模块的指令对观测系统水下摄像机、水下照明灯、深度测量单元、声纳同步控制器的电源进行开关控制。
[0065] 推进控制模块按照控制算法模块的指令完成对7台推进器的使能/停止、正/反转、调速等控制。
[0066] 设备控制模块根据控制算法模块的指令完成对各受控设备的初始化、复位、自检、功能控制等。
[0067] 控制算法模块是控制软件的核心，控制算法模块根据传感模块的数据输入，
结合水下机器人主体工作状态和参数，自主决策完成对水下机器人主体的功能控制。控制算法模块同时具备故障诊断及故障修复功能。
[0068] 观测系统自主导航主要功能包括：
[0069] 对大坝(水下部分)、输水管道等水下
建筑物进行全方位连续摄像和摄影，具备上前、下前、左、右、上、下六个方向拍摄方向；
[0070] 具备根据水下影像及参照物测量所拍摄物体的简单尺寸的功能，能测量水
下管道壁面裂缝及水中目标的长度、宽度，相对位置，能探测河床断面，便于水库重新校核；
[0071] 具备水下辅助照明功能，每一台水下摄像机配置一台照明灯，并具有连续调光功能；
[0072] 配置水下彩色图像声纳，可对ROV前方水下100米范围内的凸起目标进行扫描探测，并可测量目标方位、距离、大概尺寸，以及目标的走向；
[0073] 配置六向测距声纳，探测ROV各个方向相对水中障碍物(如水道管壁)的距离，为系统避碰控制、自动定高控制提供依据；
[0074] 配置导引声纳，通过引导声源能判断出ROV所在的大概方位，为返航方向提供依据。
[0075] 配置深度测量设备，为系统自动定深控制提供依据，并对ROV系统判
定位置提供深度数据。
[0076] 具备精确航向、姿态输出功能，为系统导航控制提供数据支持；
[0077] 具备电源绝缘监测及控制功能。
[0078] 观测系统主要用途包括：
[0079] 水下摄像机拍摄水电站大坝坝面、输水管道、进出水口闸门等结构情况，并保存记录影像数据；
[0080] 根据水下影像及参照物测量所拍摄物体的简单尺寸，距离，及相对方位；
[0081] 彩色图像声纳扫描探测ROV前方凸起目标，并保存数据及可测量目标方位、距离、大概尺寸，以及目标的走向；
[0082] 导引声纳为AUV工作模式提供导引航向；
[0083] 各传感器为ROV工作模式提供控制依据。
[0084] 本发明采用水下机器人的综合控制方法，建立水下机器人运动模型、工作环境地理模型及深度距离匹配模型，形成联合参考模型，通过航向航姿测量单元、深度传感器、测距声纳、导引声纳监测水下机器人的运动状态变化，对联合参考模型输出与水下机器人运动状态变化结果进行对比，将两者间的误差送到自适应控制器，由自适应控制器来调整基础控制回路的控制参数，提高控制精确度，可以实现自主返航控制等功能。传感器模块接收包括来自航向航姿测量单元、绝缘检测器的数据输入并进行处理后输出给控制算法模块、故障检测和容错控制模块。控制算法模块自主判断工作模式并根据不同模式进行不同的控制操作，每个操作都是基于多个控制参数的信息，实现水下机器人的精确控制，且结合故障检测和容错控制模块实现了容错度的提高。
[0085] 以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
