автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Управление перемещением колесного робота в трубопроводах с переменным проходным сечением



На правах рукописи

Кадхим Дхиргаам

УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ КОЛЕСНОГО РОБОТА В ТРУБОПРОВОДАХ С ПЕРЕМЕННЫМ ПРОХОДНЫМ СЕЧЕНИЕМ

Специальность 05.02.05 «Роботы, мехатроника и робототехнические системы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ИЮН 2011

Владимир 2011

4850245

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ Егоров И.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Татмышевский К.В.

кандидат технических наук Захаров А.В.

Ведущее предприятие:

КГТА им. В.А. Дегтярева, г. Ковров.

Защита состоится «24» июня 2011 г. на заседании диссертационного совета Д.212.025.05 Владимирского государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд. 211-1.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направить ученому секретарю совета по указанному выше адресу. Тел. (4922) 479-928, e-mail: sim_vl@nm.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета. Автореферат размещен на сайте wvvw.vlsu.ru

Автореферат разослан «23» мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Новикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Важнейшей составной частью энергетического комплекса являются магистральные газо-, нефте- и нефтепро-дукто-трубопроводные системы и трубопроводы газораспределительных сетей. Из общего числа отказов трубопроводов примерно 23 % отказов приходится на долю дефектов геометрии типа овализации, образований вмятин, гофр и других дефектов приводящих к изменению проходного сечения трубопроводов.

Внедрение многоуровневой интегрированной системы обследования технического состояния трубопроводов, диагностирования их, проведение мониторинга и ремоктно-восстановительных работ является одним из путей обеспечения эксплуатационной надежности трубопроводов. Значительный вклад в обеспечение безопасности эксплуатации трубопроводов внесли ученые академических и отраслевых институтов АН Респ. Башкор-стан, ИМАШ им. A.A. Благонравова РАН, ИМЕТ им. A.A. Байкова РАН, ИПТЭР Минэнерго РФ, ОАО «ВНИИСТ», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ОАО «Гипротрубопровод», лабораторий и кафедр ВУЗов (РГУНГ им. И.М. Губкина, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Уфимского гос. нефт. техн. университета, Ухтинского ГТУ, Тюменского ГНГУ) и других научных центров страны.

Особенностью дефектоскопии нефте-газотрубопроводов, в т.ч. трубопроводов газораспределительных сетей является выполнение внутритруб-ной диагностики в условиях переменности поперечного сечения вследствие наличия: дефектов формы типа овализации, вмятин, гофр; плановых изгибов, сужений и других изменений диаметра трубопровода; внешних включений в виде загрязнения и посторонних предметов. На первом этапе внутритрубной дефектоскопии трубопроводов по РД-51-2-97 определяются особенности и дефекты геометрии (вмятины, гофры, овальности, сплющивания, сужения), зызывающие уменьшение его проходного сечения.

Протяжённость трубопроводов газораспределительных сетей, в т.ч. региональных газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления (до 0,6 МПа) в России сегодня превышает 840 тыс. км, что почти в 4 раза превышает протяжённость всех магистральных трубопроводов. Поэтому создание мобильных роботов (МБР) для технической диагностики состояния, неразрушающего контроля и ремонтно-восстановительных работ внутри трубопроводов газораспределительных сетей - одно из перспективных направлений развития современной робототехники и мехатро-ники.

Одним из путей обеспечения требуемого качества выполнения операций внутритрубной диагностики и ремонта трубопроводов региональных

газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления в подобных условиях является применение адаптивных МБР.

Диссертационная работа основывается на результатах, достигнутых научными коллективами под руководством С.Ф. Бурдакова, В.Г. Градецко-го, Е.А.Девянина, И.Н. Егорова, C.J1. Зенкевича, И.М. Макарова, Ю.Г. Мартыненко, И.В. Мирошника, Д.Е. Охоцимского, Ю.В. Подураева, Е.И. Юревича, A.C. Ющенко, С.Ф. Яцун, Erich R., Galvez J.A., Но-rodinca М., Komori М., Lee S., Okamoto J., Sukhatme G. S., Suzumori К. и др.

Рассматриваемая в диссертации проблема позиционно-силового управления перемещением адаптивных МБР при выполнении технологических диагностических операций внутри трубопроводов в условиях переменности их поперечного сечения и действия внешних связей, обусловленных взаимодействием робота с поверхностью трубопровода является актуальной.

Целью диссертационной работы является расширение технологических возможностей при проведении внутритрубной дефектоскопии трубопроводов региональных газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления посредством применения диагностических колесных МБР с позиционно-силовым управлением.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

• анализ кинематических схем механизмов поджатия колесных модулей МБР к поверхности трубопровода с целью создания адаптивной системы передвижения в условиях переменности поперечного сечения трубопровода;

• разработка кинематических и динамических моделей колесного МБР при прохождении прямолинейных участков, отводов и тройников трубопровода;

• анализ и разработка структур и алгоритмов кинематического и динамического управления движением МБР в условиях переменности траектории перемещения и поперечного сечения трубопровода;

• анализ возможности распознавания движущимся диагностическим роботом круглых дефектов типа «несплошности в виде круглого отверстия, плавного изменения толщины круглой формы с остаточной глубиной» и определения координат их местоположения;

• проведение исследований эффективности разработанных структур и алгоритмов путем моделирования в среде Matlab Simulink.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использованы методы теории автоматического управления, дифференциальных уравнений, теоретической механики, робототехнических систем и математического моделирования динамических систем.

Научная новизна. В работе получены и выносятся на защиту основные результаты, обладающие научной новизной:

• кинематические и динамические модели колесного МБР, позволяющих создать новые алгоритмы управления системой его передвижения внутри трубопроводов с переменным поперечным сечением;

• структуры адаптивной системы передвижения робота со стабилизацией силы прижатия его колесных модулей к внутренней поверхности трубопровода в условиях переменности проходного сечения;

• структурно-алгоритмическое обеспечение нечеткой системы по-зиционно-силового управления движением в условиях действия внешних связей, переменности геометрии внутренней поверхности трубопровода при отсутствии проскальзывания колесной системы робота.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• разработана методика определения параметров системы передвижения электромеханического колесного робота внутри трубопроводов с переменной геометрией;

• предложены альтернативные варианты компоновки систем адаптации поджатая колесных модулей робота;

• разработана методика анализа характеристик системы передвижения диагностического робота на основе моделирования его взаимодействия с внутренней поверхностью трубопровода;

• разработана компьютерная БтпПтк модель и программа моделирования системы нечеткого позиционно-силового управления перемещением диагностического мобильного робота.

Бпедрение результатов исследования осуществлено в г/б НИР № 572/09 университета при проектировании систем с неполностью наблюдаемой регулируемой координатой и в учебный процесс специальности 220401 "Мехатроника" по дисциплинам «Интеллектуальные мехатронные системы» и «Электромеханические и мехатронные системы». В диссертации имеются соответствующие акты внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: 6-й Междунар. научной конфер. по математ. теории управления и механике, Суздаль, 2007;научно-технич. конфер. «Мехатроника, автоматизация, управление» (МАУ-2008), СПб, 2008; Междунар. научной конфер. по дифференц. уравнениям и динамике систем, Суздаль, 2008; Междунар. научной конфер. по математич. теории управления и механике, Суздаль, 2009; Междунар. научно-технич. конфер. «Состояние и перспективы развития электротехнологий)) (XV Бенардосовские чтения), Иваново, ИГЭУ им. В.И.Ленина, 2009; Девятом Междунар. симпозиуме «Интеллектуальные системы, ШТЕЬБ 2010» ВлГУ; заседании кафедр «Автоматические и мехатронные системы» и «Автоматизация технологических процессов»; научно-технической конференции ВлГУ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в десяти печатных работах, в т.ч. трех статьях - в изданиях из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем основного содержания работы составляет 157 страниц, включая 1 таблицу, 94 рисунка, 2 страницы приложений и список литературы из 122 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, описываются цель и задачи диссертации, определена область исследования и показано ее практическое значение.

В первой главе представлен аналитический обзор областей применения подвижных колесных роботов; приведена их классификация, рассмотрена обобщенная структура и устройство управления системы передвижения мобильного робота (МБР).

Показано, что дефектоскопия газоотводов низкого и среднего давления с помощью диагностического снаряда (магнискана), вследствие перемещения его с многочисленными остановками на сужениях и кольцевых сварных швах вызывает серьёзные технологические трудности. В снарядах традиционной конструкции реализация плавного продвижения через сужения трубопровода также невозможна, что приводит к потере диагностических данных на многих участках газопровода. В последнее время в газопроводах для решения проблемы неравномерности движения диагностических средств используются снаряды с управляемым байпасным отверстием или применением активных подвижных манжет. Поэтому, в ряде случаев, наиболее эффективным средством реализации технологии внут-ритрубной диагностики газопроводов является применение дефектоскопов, перемещаемых с помощью мобильных роботов.

В качестве базового варианта транспортного устройства МБР, учитывая необходимость прохождения отводов, наклонных и особенно вертикальных участков трубопровода рассматривается трехсекционная 9-ти колесная система с лучеобразной кинематической схемой и самотормозящимся вентильным исполнительным приводом.

Анализ исследований в области создания колесных МБР, работающих в условиях переменности поперечного сечения и действия связей выявил необходимость оснащения систем передвижения роботов механизмами адаптации поджатия колесных модулей (МАПКМ) к внутренней поверхности трубопроводов.

Вторая глава посвящена анализу динамики и синтезу электроприводов (ЭП) системы передвижения колесных МБР (СПР) с учетом позицион-но-силового взаимодействия колесных модулей (КМ) с поверхностью трубопровода.

Исходя из анализа особенностей компоновок и конструкций МБР предложена обобщенная функциональная схема адаптивной системы передвижения колесного МР, показанная на рис.1. Управляющие воздействия с устройства управления движением поступают на блок исполнительных приводов, где преобразуются в силовые потоки, приводящие в движение КМ и механизм адаптации поджатая КМ. На основе информации с датчика или наблюдателя проскальзывания изменяются алгоритмы управления СПР и МАПКМ.

Рис. 1. Функциональная схема адаптивной системы передвижения колесного МБР Для исключения проскальзывания необходимо увеличивать силу давления ведущих КМ на поверхность трубопровода с помощью механизмов пассивной или активной адаптации поджатая движителей. Активная адаптация положения КМ при изменении диаметра поперечного сечения трубопровода осуществляется путем управляемого углового или линейного перемещения КМ с помощью двигателей М^Мг, (/=1,2,3) приводов вращательного или линейного типа.

Настройка диаметра робота при изменении поперечного сечения трубопровода осуществляется регулированием длины базы крепления ЬьЬц КМ и, соответственно углов наклона а, и а2 рычажно-параллелограммных подпружиненных механизмов (РППМ).

Если нормальная сила равна ^/уЗц, то силы в каждой опоре и настроечные параметры МАПКМ при весе робота О определяются следующими выражениями:

Л?, СОД<3*2

48т(ог1+ог2)

_ .У, С05«1 - (рМ, -О^т«! 281п(а; +а2)

Ь = I,. со%а2 +1/ со^сс\ + Ьк;

Г-т П Г -Г0'

а\{гг)= Лгс$\а

0 = 1,2,3);

гТ-| Нг+ик/2

ч

а2.(гт)~ ^"¡п

(1) (2)

(3)

(4)

Увеличение количества секций системы передвижения до трех и применение механизмов комбинированной (пассивно-активной) адаптации (рис.2), позволяет проходить не только прямолинейные участки, но также отводы, тройники и разветвители трубопроводов, в т.ч. при наличии препятствий и вертикальном расположении трубопровода.

Рис. 2. Кинематическая схема МБР с 3-х секционной системой передвижения и механизмом комбинированной адаптации поджатш КМ: РВП-роликовинтовая передача; 1,2- электродвигатели с самотормозящимися червячными передачами, обеспечивающие вращение всех КМ робота; Ь, Li.li- длины звеньев ED.DK.KN; а Д- углы между звенья ми Ей, КМ и осью X; у - угловая ориентация робота; у/ - угол наклона трубопровода; Яр - сила поджатия КМ к поверхности трубопровода; , Л% и Лг, —реакция поверхности трубопровода на два ведущих колесах из-за веса робота; Рхи

проекции силы /-', действующей на звено 4; С, х - коэффициент жесткости и перемещение пружины.

Комбинированная адаптация к изменению диаметра трубопровода обеспечивается применением активного механизма на базе мехатронного модуля линейного перемещения состоящего из роликовинтовой передачи

(РВП), вентильных двигателей фирмы Махоп, подвижного звена 4 и упругого кинематического звена в виде пружины, связанной с корпусом 5. Величина перемещения пружины механизма адаптации равна: х = £)Cosa + ¿2 eos/? ^

Уравнение равновесия сил и реакций связей без учета (N¡, Л\, Л',) может быть записано в следующем виде: Í¿г sin а = Л'^ (L - L¡ )cos /3 |F„=0

Откуда, получаем:

WL^r-h.

h-h.

COS

sin«

(1-1]) ]соз/? С учетом (М,, Лг2, Лг5) Щ = 0; при - 60° < у < 60°; Лг] = 0; «ри 60° </<180° ; ЛГ2 =0; при 180° </<300°; находим тяговую силу колеса мобильного робота

Fr =

где

(FT

"2>г

¿2

sinar

eos/?

2Gcos^cos/; «рм -60 </<60 ;

2(7 cos(/-120°)cos$/; 60°</<180°;.

2Gcos(/-240°)cos^; при 180° </<300°.

(6)

(7)

(8)

(9) (Ю)

(И)

Система управления ЭП механизма активной адаптации поджатая КМ представляет собой двухканальную систему с переменной структурой, реализующей алгоритм независимого ПСУ (рис.3).

Рис.3. Структурная схема ЭПмеханизма адаптации поджатия КМ с независимым ПСУ: ИМ-исполнительный вентильный механизм; , ,у ,ф - задания диаметра трубы, тяговой силы, угла наклона трубопровода и угловой ориентации робота.

На первом этапе, после изменения диаметра трубопровода КМ поджимаются к внутренней поверхности трубопровода с силой (1уо), обеспечивающей необходимое сцепление. Перемещение робота осуществляется в режиме нечеткого импедансного управления с одновременной стабилизацией силы поджатия колес за счет соответствующих наблюдателей и нечетких регуляторов. При появлении препятствий, в т.ч. вследствие разрывности поверхности трубопровода осуществляется переход на чисто силовое управление приводом адаптации или управление с силовым доминированием.

Переменность поперечного сечения и геометрии профиля трубопровода являются одними из важных параметров, определяющих структуру системы ЭП и алгоритм управления перемещения робота. Основой предлагаемой адаптивной системы передвижения МБР является применение по-зиционно-силового управления вентильным ЭП, самотормозящихся механических передач (СМП), соответствующих информационных устройств и упругих звеньев второго рода в виде РППМ. Система приводов движения представляет собой три групповых замкнутых электропривода. Исполнительный электродвигатель каждого ЭП через СМП и передающие устройства приводит в движение 3 колесных модуля расположенных в 3-х параллельных плоскостях. Исполнительные электродвигатели каждой секции расположены друг относительно друга под углом 120 градусов.

Математическая модель ЭП с СМП представлена в виде нелинейных дифференциальных уравнений с разрывной правой частью. Нелинейное динамическое передаточное отношение СМП представлено в виде особого

нелинейного звена типа Ч' - ячейки. Поэтому, динамика ЭП рассматривается как динамика нелинейной системы с существенно неидеальными связями. Основными методами анализа и синтеза данной системы ЭП являются приближенные методы гармонической линеаризации и цифровое моделирование в среде БтиПпк МаЛаЬ.

В третьей главе приводятся результаты работы по созданию кинематических и динамических моделей с расчетными схемами системы передвижения колесного МБР в отводах и тройниках трубопровода, синтезу нечеткого регулятора для ЭП механизма адаптации с ангулярной кинематикой и алгоритма управления в условиях нестационарности параметров изображения дефектов трубопровода и положения перемещающегося робота.

Кинематические и динамические модели отражают характер взаимодействия колесного движителя с поверхностью трубопровода, параметров робота (вес, размеры) и характера его движения по поверхности трубопровода с различными величинами относительных углов наклона.

Перемещение центра тяжести колесного МБР в проекциях на декартовых осях координат имеет вид:

X cos <p 0 0"

Уп = У 0 sm(p 0

9. 0 0 1

где х- д/хр +_Уо —геометрический параметр; Х0'У0 "координаты местоположения центра тяжести колесного МБР.

Радиус вектор с!, = ¿у1\г, определяющий расстояние от центра

криволинейного изгиба трубы до точек соприкосновения ведущих колес с поверхностью трубопровода можно записать в виде:

(1.50-0.50СО5Г)

dt{ (l.5/>-0.5Dcosy) / / w dy\

= H.5J9 —O.SDcoste—120 I) cos ty, <1yl =

d.3. (l.5D-0.50cos(f+!200}j dyi

'1.5Z?-0.5ZícosÍ?'-120íj ¡I. 5£) - 0.5D costy+120е

sm#>,

(12)

где D- диаметр трубопровода; у — угловая ориентация центра робота на оси X, который может отражать его вращение вокруг центральной оси трубопровода.

Из (12) может быть получены следующие выражения для нормальной реакции поверхности стенки трубы на трех ведущих колесах робота: 2mgcos<рcos(y) -60° ¿/560°

2mgco$(y-\2(r)castp 2mg cos(x - 240°) cos <p

60° < y< 180° 180° </<300°

где (р — угловая ориентация центра робота относительно оси У. Математическая модель колесного МБР при движении в изгибе трубы на основе уравнений Лагранжа может быть записана в виде:

V V Ч/ V

= м~] с ь -м~1кгв м~1к+кхв «2 (14)

(б (О Лз_ «3

где (ух \у (д\ - вектор абсолютных линейных и угловой скоростей робота; М = diag{m,m,J)- вектор масс и моментов инерции робота;

- вектор линейных скоростей ведущих колес робота; [«1 и2 щТ - вектор напряжений управления электроприводов; к„ Кг -конструктивные коэффициенты двигателя; — радиус колеса.

Управление движением в частях трубопроводов с изгибами и отводами является двухканальным: управление движением за счет взаимосвязанного позиционного управления ЭП колес; обеспечение постоянного контакта колес с поверхностью трубопровода при решении задачи стабилизации силы прижатия.

Одна из проблем диагностики состояния поверхности магистральных и распределительных газотрубопроводов заключается в распознавании движущимся диагностическим роботом круглых дефектов типа «несплошности в виде круглого отверстия и плавного изменения толщины круглой формы с остаточной глубиной» и определении координат их местоположения. Диагностика подобных дефектов в распределительных газопроводах с помощью магнисканов практически невозможна вследствие неравномерности передвижения снарядов. При ультразвуковой диагностике, вследствие использования большого числа датчиков и сложных алгоритмов обработки информации резко возрастают объем электроники, потребляемая мощность и, как следствие, число секций и длина внутритрубного дефектоскопа.

Поэтому, при решении подобных задач целесообразно применять интеллектуальные МБР, оснащенных гибридными системами, состоящими как из подсистем управления перемещением, так и подсистем видеодиагностики и телеинспекции трубопроводов. Идентификация местонахождения, формы и размеров круглых дефектов осуществляется с помощью визуальных алгоритмов и системы нечеткого управления.

В четвертой главе приводятся результаты моделирования системы траекторного управления перемещением колесного робота на основе разработанных кинематической, динамической и нечеткой моделей.

Система управления движением на основе динамической модели показана на рис.4. В общем случае процедура управления включает этапы

ской и кинематической моделей: х, у, <р, ех, еу, е^-задания траектории и ошибки по осям X, У и углу изгибу трубопровода; их, иу, Ир -управляющие воздействия вдоль осей х,у,<р; ух, Уу,Ш, - задания линейной угловой скорости; 1\,х - ошибка линейной скорости по оси X; иа, иух, и^, - управление по угловой и линейным скоростям вдоль осей х,у,<р; исц,ис/2 и —сигналы задания электромеханических приводов; \'х, г>у и со— продольная, поперечная и угловая скорости мобильного робота.

Структура системы слежения МБР с автомобильной компоновкой шасси за программной траекторией, в общем случае рассмотрена в работах С.Ф. Бурдакова и И.В. Мирошника. Поскольку системы уравнений, описывающие случаи взаимодействия колесного МБР с поверхностью трубопровода, не имеют аналитического решения, позволяющего учитывать отрыв колес от поверхности, нелинейность тяговых усилий и сил сопротивления движению на КМ т.п., то требуется разработка соответствующих компьютерных моделей. Для получения дополнительной информации о форме и особенностях поверхности трубопровода могут быть использованы датчики гаи наблюдатели сил и моментов.

При перемещении МБР в трубопроводе реализуется принцип движения в желаемом направлении вдоль наложенных на него удерживающих связей, который позволяет формировать «квазипрограммную» траекторию движения. С точки зрения позиционно-силового управления это нечеткое импедансное управление.

Рассматриваемая в диссертации система управления имеет три обратных связи: по положению, силе и главную обратную связь с импедансным регулятором. Нечеткий механизм адаптации изменяет импеданс обратной связи в соответствии с невязкой между фактическим и желательным зна-

чением силы. Нечеткий регулятор (механизм адаптации) имеет два входа: первый вход ЛГ - отклонение текущего значения силы от требуемого значения силы; второй вход - аналог производной от силы Г'. Выход нечеткого регулятора - , которые обеспечивают адаптацию параметров импедансного регулятора. Блок нечеткого устройства самонастройки обеспечивает прохождение возникающих в трубопроводе препятствий.

Моделирование характерных режимов работы МАПКМ диагностического робота с позиционно-силовым управлением в условиях изменения поперечного сечения трубопровода осуществлялось в среде 8нпи1шк МАТЪАВ (рис.5).

Модели различных подсистем, входящих в состав модели системы управления МАПКМ показаны на рис. 6: подсистема расчета задания осевой силы (рис. 6, а); линейного электропривода (рис. 6,6); расчета параметров и\,и2,из и С/4(рис. 6, в).

Рис. 5. Структурная схема модели МАПКМ с пазиционно-сидоеым управлением

Configiiration

H

Cuinnt Cr nt«o Пег PWM д H-firtdB«

VJ Vr ьУ V»

REV REV V-

Centrclief

Vj*re4 ipm2«olii —

<3—«EIU-CD TEJ

L~-J НЛ Untar

6)

í Crnl

в)

Рис. 6. Подсистемы моделирования МЛПКМ

На рис. 7 приведены результаты исследования зависимости продольных скоростей vxl, \'х2, 1,2 и 3-го ведущих колес МБР при перемещении в отводе трубопровода диаметром 250 мм от угловой ориентации У трубопровода.

V х],м / мин

Ж

250пЦ|

"А 7\ Т- г= 120" 24С » 1---

/ "

60°;

:

0 0.2 0.4 0.6 О.в 1 1.2 1.4 !.в 1.1 мин

; ; : : ё

; 1 Г '=240" ; \

!! ГТ'г

^ ' Н2СГ™

^ : П

I ! \ ;

0 0.2 0.4 0.8 О.в 1 1.2 1.4 1.6 1.8 мин

и с

1.5

р 250тт|

\\; г =б(? ►

' Г^ г/ .у •— Г= 120^

;

У ' Г= 240^

;

1 ;

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.8 1.В 2

(,с

Рис. 7. Результаты моделирования продольной скоростиух1, \>х2, у^з 1,2 и 3-го ве-дуи/их колес МБР в отводе трубопровода диаметром Б=250мм при различной угловой ориентации У трубопровода.

Результаты исследования зависимости скоростей движения ведущих колес Vjtl> vl2, vl3 МБР в отводе трубопровода диаметром 300мм и 350 мм от угловой ориентации У приведены в диссертации. На рис. 8 и рис. 9 приведены графики изменения осевой силы Foc и силовой ошибки в си» стеме с нечетким регулятором для механизма адаптации внутритрубного робота при перемещении в трубопроводе диаметром D=250mm, 300мм и 350мм при следующих значениях коэффициентов: К] =1.23, Кг = 16.5, Кг= 0.33.

Рис. 8. Изменение осевой силы Foc МБР в трубопроводе с диаметром: D=250mm,

D=300mm, D=350MM.

Рис. 9. Ошибка осевой силы ерос МБР в трубопроводе с диаметром: 0=250мм,

й=300мм, 350мм.

Из данных рисунков следует, что с увеличением диаметра трубопровода величина осевой Foc и ошибки ерос уменьшается.

Основные результаты и выводы

Проведенные теоретические исследования, расчеты и компьютерное моделирование позволило получить следующие основные результаты и сделать ряд выводов.

1. На основе анализа методов управления перемещением диагностических устройств в трубопроводах разработана структура нечеткой пози-ционно-силовой системы, позволяющей управлять перемещением колесных диагностических роботов в трубопроводах газораспределительных сетей с переменным поперечным сечением.

2. Предложена кинематика системы перемещения адаптивного колесного робота обеспечивающая стабилизацию сады прижатия к внутренней поверхности трубопровода в условиях переменности его геометрии и поперечного сечения.

3. Разработана методика анализа кинематических и динамических характеристик системы перемещения робота на основе моделирования взаимодействия колесных модулей робота с внутренней поверхностью трубопровода.

4. На основе разработанных кинематических и динамических моделей мобильного робота предложены алгоритмы управления движением мобильного робота в трубопроводе с переменной геометрией.

5. Разработан алгоритм и структура адаптивной системы позиционно-силового управления обеспечивающая движение диагностического робота в условиях действия внешних связей, изменения геометрии и поперечного сечения трубопровода с обеспечением отсутствия проскальзывания колесных модулей.

6. Рассмотрены алгоритмы обработки изображения подвижных объектов, позволяющие распознавать круглые дефекты типа «несплошности в виде круглого отверстия и плавного изменения толщины круглой формы с остаточной глубиной».

7. Разработана компьютерная Simuîink модель и программа моделирования системы нечеткого позиционно-силового управления, обеспечивающая исследование перемещения МБР в трубопроводе с дефектами геометрии.

8. Проведенное цифровое моделирование подтвердило высокую эффективность нечеткого позиционно-силового управления движением и ориентацией МБР в условиях изменения геометрии и поперечного сечения трубопровода.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах

Статьи, опубликованные в журналах по перечню ВАК

1. Егоров И.К., Кадхим Д.А. Управление технологическим оборудованием в условиях нестационарности параметров изображения и положения подвижного объекта / Проектирование и технология электронных средств, 2009, вып. № 3.- С. 65-70.

2. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Управление перемещением диагностических роботов в трубопроводах с переменным поперечным сечением. «Научно-технический вестник Поволжья», 2011, №2,- С. 82-86.

3. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Применение колесных мобильных роботов при внутритрубной дефектоскопии трубопроводов с переменным поперечным сечением // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011. № 3. URL: http://www.ogbus.ru/authors/ Egorov I.N./Egorov I.N._3.pdf.- 12 С.

Статьи в научных журналах

4. Могош М.А., Кадхим Д.А. Гибридная модель робота с дистанционным управлением по сети Интернет. В мире научных открытий, №3, часть 2. - Красноярск: НИИЦ, 2009. - С. 148-152.

Материалы научных конференций

5. Кадхим Д.А. Структурно-алгоритмическое обеспечение системы управления мобильного робота при выполнении ремонтно-осстановительных операций в газовых трубопроводах. Междунар. конфер. по математ. теории управления и механике: тезисы докладов. - Владимир: ВлГУ. 2007. - С. 23-24.

6. Кадхим Д.А.Управление движением и динамика колесных модулей мобильного робота для трубопроводных газовых систем .19-я Всеросс. научно-технич. конфер. с междунар. участием «Экстремальная робототехника»: сб. тезисов СПб: изд-во «Тринадцатая нота». 2008. - С. 101.

7. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Структурно-алгоритмическое обеспечение системы управления электроприводами мобильного робота. 15 Междунар. научно-технич. конфер. «Бенардосовские чтения». Состояние и перспективы развития электротехнологии: материалы конференции-Иваново, ИГЭУ-им. В. И. Ленина», 2009.-С.246.

8. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Математическая модель и управление движением мобильного робота. Междунар.конфер. по математ. теории управления и механике: тезисы докладов. - Владимир: ВлГУ. 2009. - С. 6970.

9. Kadhim D.A. Modulation Motion of mobile wheeled robot in pipelines. Междунар. конфер. по математ. теории управления к механике: тез. докладов. - Владимир: ВлГУ. 2009. - С. 163-164.

Ю.Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Нечеткое позициюнно-сшговое управление перемещением мобильного робота в трубопроводах с нестационарными геометрическими параметрами. Труды Девятого междунар. симпозиума «Интеллектуальные Системы» (INTELS' 2010)/ Под ред. К.А. Пупкова.-М.: РУСАКИ,2010.-С. 554.

[1] - структура системы управления; [2]-структуры систем слежения и нечеткого управления; [3]-кинематическая схема роботов с механизмом адаптации, алгоритм вычисления сил и реакций связи, структура системы управления механизмом адаптации; [4] - система гибридного управления роботом; [7] - алгоритмическое обеспечение; [8] - математическая модель робота; [10] - моделирование нечеткой системы управления.

Подписано в печать 20.05.11. Формат 60x84/18. Усл. печ. л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 124 Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

Личный вклад соискателя в публикациях:

Введение.

1. Анализ видов и принципов построения мобильных роботов, перемещающихся в трубопроводах.

1.1 .Классификация и виды мобильных роботов для трубопроводных систем.

1.2. Анализ систем передвижения колесных роботов для трубопроводных систем.

Выводы.

2. Анализ системы перемещения и адаптации положения колесных модулей робота в условиях переменности проходного сечения трубопровода.

2.1. Анализ компоновок системы перемещения колесных роботов в трубопроводах.

2.1.1. Особенности конструкции системы передвижения с четырехколесными ведущими модулями.

2.1.2. Конструкция робота с селективным приводным механизмом и трехколесными ведущими модулями.

2.2. Адаптация положения колесных модулей роботов, перемещающихся в трубопроводах с переменным поперечным сечением.

2.3. Анализ динамики и синтез сепаратных приводов колесных модулей в режиме позиционного управления.

2.4. Анализ динамики и синтез двухканальных электроприводов механизма адаптации поджатия колесных модулей с позиционно-силовым управлением.'.

Выводы.

3. Управление мобильным роботом в условиях переменности поперечного сечения трубопровода.

3.1. Кинематические модели колесных роботов при движении внутри трубопровода.

3.1.1. Геометрический анализ и перемещение робота в отводе трубопровода.

3.1.2. Математическая модель колесного робота при движении в отводе трубопровода.

3.1.3. Математическая модель колесного робота при движении в тройнике трубопровода.

3.2. Синтез нечеткого регулятора для электропривода механизма адаптации поджатия колесных модулей.

3.3. Управление в условиях нестационарности параметров изображения и положения мобильного робота.

Выводы.

4. Моделирование движения колесного робота в трубопроводе 98 4.1 Динамика управляемого перемещения колесного робота в трубопроводе.

4.2. Система позиционно-силового управления перемещением робота в трубопроводе с переменным сечением.

4.3.Моделирование характерных режимов движения колесного робота.в трубопроводе.

4.4.0рганизация нечеткого управления движением мобильного робота.

4.5. Моделирование механизма адаптации поджатая колесных модулей робота.

Выводы.

Важнейшей составной частью энергетического комплекса являются трубопроводные системы. Протяжённость трубопроводов газораспределительных сетей, в т.ч. региональных газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления (до 0,6 МПа) в России сегодня превышает 840 тыс. км, что почти в 4 раза превышает протяжённость магистральных газо-, нефте- и нефтепродукто-трубопроводов вместе взятых. Из общего числа отказов трубопроводов примерно 23 % отказов приходится на долю дефектов геометрии типа овализации, образований вмятин, гофр и других дефектов приводящих к изменению проходного сечения трубопроводов.

Одним из путей обеспечения эксплуатационной надежности трубопроводов является внедрение многоуровневой интегрированной системы обследования технического состояния, диагностирования и мониторинга, предусматривающей определение параметров дефектов и особенностей трубопровода: дефектов геометрии и особенностей трубопровода (вмятин, гофр, овальностей поперечного сечения, сужений, выступающих внутрь трубы посторонних предметов и элементов арматуры трубопровода), ведущих к уменьшению его проходного сечения; дефектов типа потери металла, уменьшающих толщину стенки трубопровода (коррозионных язв, царапин, вырывов металла и т.п.), а также расслоений, включений в стенке трубы; поперечных трещин в кольцевых сварных швах; продольных трещин в теле трубы и продольных сварных швах [2, 7, 28, 57].

Проблемой диагностики газораспределительных трубопроводов занимались десятки экспертных организаций и диагностических центров. Весомый вклад в области обеспечения безопасности эксплуатации трубопроводов внесли ученые академических и отраслевых институтов АН Респ. Башкорстан, ИМАШ им. A.A. Благонравова РАН, ИМЕТ им. A.A. Байкова РАН, ИПТЭР Минэнерго РФ, ОАО «ВНИИСТ», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ОАО «Гипротрубопровод», лабораторий и кафедр ВУЗов ( РГУНГ им. И.М. Губкина, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Уфимского гос.нефт.техн.университета, Ухтинского ГТУ, Тюменского ГНГУ) и других научных центров страны.

Для технического диагностирования региональных газопроводов и газопроводов-отводов высокого давления применяют внутритрубную дефектоскопию (ВТД), наземные методы обследования, обследования с применением летательных аппаратов, мобильных роботов и другие способы и методы контроля.

Внутритрубную дефектоскопию проводят по РД-51-2-97 для обнаружения следующих дефектов: вмятин, гофр, овальности, сплющивания, складок металла, сужений, коррозии, эрозии, нарушения сплошности металла трубы и сварных швов, усталостных и стресс-коррозионных трещин и др. Оценку работоспособности участков газопроводов с дефектами типа овализации поперечного сечения трубы проводят в соответствии с рекомендациями по оценке работоспособности дефектных участков газопроводов ( Р 51-31323949-42-99) с дефектами геометрии поперечного сечения труб: - нарушениями формы поперечного сечения (овальность); - изменениями геометрии стенки (коррозия и эрозия) для прямолинейных и криволинейных участков.

Теоретические основы проблем трубопроводного транспорта отражены в трудах И.Г. Абдуллина, Х.А.Азметова, B.JI. Березина, А.Г. Гумерова, P.C. Гуме-рова, P.C. Зайпуллина, О.М. Иванцова, В .Я. Кершенбаума, H.A. Махутова, А.Г. Мазеля, О.И. Стеклова, В.В. Притулы, И.А.Разумовского, Kiefner J.F., O'Grady Т J., Thomas J. и многих других.

При диагностике действующих газопроводов, водопроводов, очистных и дренажных магистралей, систем ливневой канализации применяются системы магнитной интроскопии, .видеодиагностики и телеинспекции трубопроводов, в т.ч. перемещающиеся мобильными роботами. Робототехнические системы видеодиагностики и телеинспекции (видеоинспекция, теледиагностика) трубопроводных сетей позволяют обнаружить небольшие трещины, течи, деформацию, засоры и посторонние предметы, причину снижения пропускной способности, определить точное местоположение и характер дефекта, определить состояние трубопровода вокруг дефекта для принятия решения о локальном ремонте, санации трубы или о замене участка трубопровода. В результате, поиск и ликвидацию утечек трубопровода можно осуществлять без раскопки траншей большой протяженности с локальной раскопкой в установленном месте, или применением бестраншейных технологий.

Создание мобильных роботов для технической диагностики состояния, неразрушающего контроля и ремонтно-восстановительных работ внутри трубопроводных систем - одно из направлений развития современной робототехники и мехатроники. Для решения проблем обеспечения надежности газопроводов необходимо создание многоцелевой робототехнической системы, которая должна: перемещаться по трубам различного внутреннего диаметра с возможностью преодоления 90-градусных отводов, тройников, крестовин, раз-ветвлителей и соединительных муфт; обеспечивать проведение ремонтно-восстановительных работ; оснащаться сенсорами, обнаруживающим дефекты, причем наличие этого сенсора не должно мешать роботу перемещаться по трубам; оборудоваться средствами регистрации пройденного расстояния, определения собственного положения и записи этих данных вместе с информацией о дефектах; допускать возможность введения его в трубопровод и извлечение наружу в одной и той же точке трубы, чтобы избежать необходимости раскопок грунта в нескольких местах.

Одним из путей обеспечения требуемого качества выполнения операций внутритрубной диагностики и ремонта трубопроводов региональных газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления в подобных условиях является применение адаптивных МБР.

Диссертационная работа основывается на результатах, достигнутых научными коллективами под руководством С.Ф.Бурдакова, В.Г.Градецкого, Е.А.Девянина, И.Н. Егорова, С.Л.Зенкевича, И.М.Макарова, Ю.Г.Мартыненко, И.В.Мирошника, Д.Е.Охоцимского, Ю.В.Подураева,

Е.И.Юревича, А.С.Ющенко, Яцун С.Ф., Erich R., Galvez J.A., Horodinca М., Komori М., Lee S., Okamoto J.,., Sukhatme G. S., Suzumori К. и др.

Рассматриваемая в диссертации проблема позиционно-силового управления перемещением адаптивных МБР при выполнении технологических диагностических операций внутри трубопроводов в условиях переменности их поперечного сечения и действия внешних связей, обусловленных взаимодействием робота с поверхностью трубопровода является актуальной.

Целью диссертационной работы является расширение технологических возможностей при проведении внутритрубной дефектоскопии трубопроводов региональных газопроводов и газопроводов-отводов среднего и высокого давления посредством применения диагностических колесных МБР с пози-ционно-силовым управлением.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

• анализ кинематических схем механизмов поджатия колесных модулей МБР к поверхности трубопровода с целью создания адаптивной системы передвижения в условиях переменности поперечного сечения трубопровода;

• разработка кинематических и динамических моделей колесного МБР при прохождении прямолинейных участков, отводов и тройников трубопровода;

• анализ и разработка структур и алгоритмов кинематического и динамического управления движением МБР в условиях переменности траектории перемещения и поперечного сечения трубопровода;

• анализ возможности распознавания движущимся диагностическим роботом круглых дефектов типа «несплошности в виде круглого отверстия, плавного изменения толщины круглой формы с остаточной глубиной» и определения координат их местоположения;

• проведение исследований эффективности разработанных структур и алгоритмов путем моделирования в среде Ма^аЬ 81тиНпк.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использованы методы теории автоматического управления, дифференциальных уравнений, теоретической механики, робототехнических систем и математического моделирования динамических систем.

Научная новизна. В работе получены и выносятся на защиту основные результаты, обладающие научной новизной:

• кинематические и динамические модели колесного МБР, позволяющих создать новые алгоритмы управления системой его передвижения внутри трубопроводов с переменным поперечным сечением;

• структуры адаптивной системы передвижения робота, обеспечивающие стабилизацию силы прижатия его колесных модулей к внутренней поверхности трубопровода в условиях переменности проходного сечения;

• структурно-алгоритмическое обеспечение нечеткой системы пози-ционно-силового управления обеспечивающее движение робота в условиях действия внешних связей, переменности геометрии внутренней поверхности трубопровода при отсутствии проскальзывания его колесной системы.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• разработана методика определения параметров системы передвижения электромеханического колесного робота внутри трубопроводов с переменной геометрией;

• предложены альтернативные варианты компоновки систем адаптации поджатая колесных модулей робота;

• разработана методика анализа характеристик системы передвижения диагностического робота на основе моделирования его взаимодействия с внутренней поверхностью трубопровода;

• разработана компьютерная ЗтшНпк модель и программа моделирования системы нечеткого позиционно-силового управления движением диагностического мобильного робота.

Внедрение результатов исследования осуществлено в г/б НИР № 572/09 университета в практику проектирования систем с неполностью наблюдаемой регулируемой координатой и в учебный процесс специальности 220401 "Мехатроника" по дисциплинам «Интеллектуальные мехатронные системы» и «Электромеханические и мехатронные системы». В диссертации имеются соответствующие акты внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: 6-й Междунар. научной конфер. по математ. теории управления и механике, Суздаль, 2007;научно-технич. конфер. «Мехатроника, автоматизация, управление» (МАУ-2008), СПб, 2008; Междунар. научной конфер. по дифференц. уравнениям и динамике систем, Суздаль, 2008; Междунар. научной конфер. по математич. теории управления и механике, Суздаль, 2009; Междунар. научно-технич. конфер. «Состояние и перспективы развития электротехнологий» (XV Бенардосовские чтения), Иваново, ИГЭУ им. В.И.Ленина, 2009; Девятом Междунар. симпозиуме «Интеллектуальные системы, ШТЕЬ8 2010» ВлГУ; заседании кафедр «Автоматические и мехатронные системы» и «Автоматизация технологических процессов»; научно-технической конференции ВлГУ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в десяти опубликованных печатных работах, в т.ч. трех статьях в изданиях из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем основного содержания работы составляет 157 страниц, включая 1 таблицу, 94 рисунка и список литературы из 122 наименований.

Выводы

1 .Предложена методика моделирования системы траекторного управления перемещением колесного робота на основе разработанных кинематической, динамической и нечеткой моделей.

2. Решена задача управления, обеспечивающие движение колесного робота по желаемой траектории, и разработать алгоритма и структуры системы позиционно-силового управления движением при отсутствии проскальзывания мобильного робота в условиях нестационарности геометрии и диаметра внутренней поверхности трубопровода.

3. При перемещении МБР в трубопроводе реализуется принцип движения в желаемом направлении вдоль наложенных на него удерживающих свял зей, который позволяет формировать «квазипрограммную» траекторию движения.

4. Рассматриваемая в диссертации система управления имеет три обратных связи: по положению, силе и главную обратную связь с импедансным регулятором. Нечеткий механизм адаптации изменяет импеданс обратной связи в соответствии с невязкой между фактическим и желательным значением силы.

5. Проведенное цифровое моделирование подтвердило высокую эффективность нечеткого позиционно-силового управления движением и ориентацией МБР в условиях изменения геометрии и поперечного сечения трубопровода.

Заключение

Проведенные теоретические исследования, расчеты и компьютерное моделирование позволило получить следующие основные результаты и сделать ряд выводов.

1. На основе анализа методов управления перемещением диагностических устройств в трубопроводах разработана структура нечеткой позиционно-силовой системы, позволяющей управлять перемещением колесных диагностических роботов в трубопроводах газораспределительных сетей с переменным поперечным сечением.

2. Предложена кинематика системы перемещения адаптивного колесного робота обеспечивающая стабилизацию силы прижатия к внутренней поверхности трубопровода в условиях переменности его геометрии и поперечного сечения.

3. Разработана методика анализа кинематических и динамических характеристик системы перемещения робота на основе моделирования взаимодействия колесных модулей робота с внутренней поверхностью трубопровода.

4. На основе разработанных кинематических и динамических моделей мобильного робота предложены алгоритмы управления движением мобильного робота в трубопроводе с переменной геометрией.

5. Разработан алгоритм и структура адаптивной системы позиционно-силового управления обеспечивающая движение диагностического робота в условиях действия внешних связей, изменения геометрии и поперечного сечения трубопровода с обеспечением отсутствия проскальзывания колесных модулей.

6. Рассмотрены алгоритмы обработки изображения подвижных объектов, позволяющие распознавать круглые дефекты типа «несплошности в виде круглого отверстия и плавного изменения толщины круглой формы с остаточной глубиной».

7. Разработана компьютерная Simulink модель и программа моделирования системы нечеткого позиционно-силового управления, обеспечивающая исследование перемещения МБР в трубопроводе с дефектами геометрии.

8. Проведенное цифровое моделирование подтвердило высокую эффективность нечеткого позиционно-силового управления движением и ориентацией МБР в условиях изменения геометрии и поперечного сечения трубопровода.

1. Абакумов А.А, Абакумов A.A. (мл.). Магнитная диагностика газонефтепроводов. М.: Энергоатомиздат. 2001.-е. 434.

2. Андропов, A.B. Повышение точности позиционирования внутритрубных инспекционных снарядов с использованием данных ГЛОНАСС/GPS / А.В.Андропов // Вестник СибГАУ. 2006.- Спец.вып. - 28-35.

3. Болотник Н. Н., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Движение шагающего аппарата в тороидальной трубе // Изв. РАН. Механика твердого тела, 1998, №4, с. 86-101.

4. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов. -СП.б.: Наука, 2001.-229 с.

5. Вечканов В.В., Захаров Ю.В. Мобильный робототехнический дистанционно управляемый комплекс для работы в экстремальных условиях. // Экстремальная робототехника: Сб. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. -СПб, 1999.-С. 226-231.

6. Вечканов В.В., Захаров Ю.В. Дистанционно-управляемый мобильный ро-бототехнический комплекс на базе шасси с изменяемой геометрией. // Экстремальная робототехника: Сб. трудов XI Междунар. науч.-техн. конф.-СПб, 2001.- С. 112-117.

7. Временные технические требования к диагностическому оборудованию для внутритрубной дефектоскопии. РАО «ГАЗПРОМ», 2007. -www.gazprom.ru/documents/ttvtdpig.pdf.

8. Галиуллин A.C. Методы решения обратных задач динамики. М.: Наука, 1986.

9. Гориневский Д.М., Формалъский A.M., Шнейдер А.Ю. Управление ма-нипуляционными системами на основе информации об усилиях. М.: Наука, 1994. 350 с.

10. Градецкий В.Г. Анализ управления многозвенными мобильными роботами, перемещающимися в пространстве. -М.: 2003.

11. Градецкий В.Г., Вешников В.Б., Калиничеко С. В. Управляемое движение мобильных роботов по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям. М.:Наука,2001.-302 с. ;

12. Градецкий В.Г., Князьков М.М.,Кравчук JI.H., Семенов Е.А. Методы движения миниатюрных управляемых внутритрубных роботах// Нано- и микросистемная техника. Изд-во Новые технологии. 2006, № 9.-С.39-43.

13. Гумеров А.Г., Мугаллимов Ф.М., Исхаков Р.Г., Шумайлов A.C. К вопросу диагностирования дефектов геометрии сечения трубопроводов// НТИС. Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. М.: ВНИИОЭНГ, 1985, № 9,0.28-31.

14. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы./Под редакцией В. С. Кулешова, Н. А. Лакоты. М.: Машиностроение, 1986.

15. Дружинина И.В., Цюй Дуньюэ, Подураев Ю.В., Карлов K.P., Ермолов И.Л. Особенности использования нечетких моделей в задачах управлениядвижением мехатронных объектов. Мехатроника, автоматизация и управление.2008, №5.

16. Егоров И.Н Системы позиционно-силового управления технологическими роботами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2003, № 10.- С. 15-20.

17. Егоров И.Н., Кобзев A.A., Немонтов В.А., Мишулин Ю.Е. Управление робототехническими системами с силомоментным очувствлением: учеб.пособие\ под ред. проф. И.Н. Егорова.- Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2005.-276с.

18. Егоров И.Н. Позиционно-силовое управление робототехническими и ме-хатронными устройствами: монография/И.Н.Егоров; Владим. гос. ун-т.-Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010.-192c.ISBN 978-5-9984-01169.

19. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Математическая модель и управление движением мобильного робота. Международная конференция по математической теории управления и механике: тезисы докладов. Владимир: ВлГУ. 2009. - С. 69-70.

20. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Управление технологическим оборудованием в условиях нестационарности параметров изображения и положения подвижного объекта / Проектирование и технология электронных средств, 2009, вып. № 3.- С. 65-70.

21. Егоров И.Н., Кадхим Д.А. Управление перемещением диагностических роботов в трубопроводах с переменным поперечным сечением. «Научно-технический вестник Поволжья», 2011, №2,- С. 82-86.

22. Егоров И.Н., Матлуб М.М. Управление роботами на основе позиционно-силовых и нечетких визуальных алгоритмов // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.1, 2010.-С.110-118.

23. Ермолов И.Л., Мор Ф.Р., Подураев Ю.В., Шведов В.В. Мобильные роботы для инспекции и ремонта подземных трубопроводов: современное состояние и перспективы развития. Мехатроника, 2000, № 1.

24. Заде JI.A. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений.-М. Мир, 1976.-165 с.

25. Зверева Т.В. Технические средства диагностирования магистральных нефтепроводов. Обзорная информация. М.: ВНТШОЭНГ, 1987.

26. Иванов A.A. Волновое движение и бесколесный двигатель змеевидного типа: теория и действующий макет// Конференция "Адаптивные роботы и интеллектуальные роботы: современное состояние и перспективы". Доклады, т.2. М.,2005, с.65-71.

27. Илюхин Ю.В. Совершенствование систем управления механообрабаты-вающих технологических роботов на основе концепций мехатроники // Мехатроника. 2001, №2.

28. Инструкция по внутритрубной инспекции трубопроводных систем Текст. : РД 51-2-97. М.: ЦРИ "Газпром", 1997. - 27 с.

29. Интеллектуальные системы автоматического управления // Под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина. М.: ФИЗМАТЛИТ.-2001.-576 С.

30. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управле-ния./И.М. Макаров, В.М. Лохин, C.B. Манько, М.П. Романов. М.: Наука, 2006.

31. Кадхим Д.А. Управление движением и динамика колесных модулей мобильного робота для трубопроводных газовых систем .Экстремальная робототехника: сборник тезисов С.-Петербург: изд-во «Тринадцатая нота». 2008. -С. 101.

32. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учеб. Пособие.- М. : ФИЗ-МАТЛИТ, 2004.

33. Кочергин В.В. Следящие системы с двигателем постоянного тока. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. - 201 с.

34. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Линейные модели. -М.: Наука, 1987.

35. Кучеренко В. И., Маленков М.И. . Применение самоходных шасси с изменяемой геометрией в мобильных роботах и планетоходах. СПб, Материалы 12-й Всеросс. научно-техн.конф. с междунар. участием «Экстремальная робототехника».

36. Лукьянов A.A. Интеллектуальные задачи мобильной робототехники. Иркутск: Изд-во Иркутск, гос. ун-та, 2005.-312

37. Маленков М.И. и др. Система робототехнических комплексов для инженерных аварийно-технических центров Минатома. // Экстремальная робототехника: Сб. трудов XII Междунар. науч.-техн. конф. СПб, 2002. -С. 26-32.

38. Маслов О., Пузанов А., Куванов К., Платов О. Проектирование и изготовление высокопроходимых мобильных роботов специального назначения с использованием современных САПР. // CAD/CAM/CAE Observer. -2005. №2. - С. 61 - 64., №3. - с. 53 - 55.

39. Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление роботами. Воронеж.:Изд-во Воронеж.гос.техн.ун-т ,2003.-187 с.

40. Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов. М.: ОАО "Газпром", ООО "ВНИИГАЗ",2001.

41. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления /Под ред. Н.Д.Егупова.-М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.

42. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и т.т.; 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

43. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. Л.: Энертгоатомиздат, 1990.

44. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложным динамическими системами. СП.б.: Наука, 2000. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы. СПб.: Питер, 2005.

45. Могош М.А., Кадхим Д.А., Гибридная модель робота с дистанционным управлением по сети Интернет В мире научных открытий, №3, часть 2. Период, научн.издание. Красноярск: НИИЦ, 2009. - с 148-152.

46. Мугаллимов Ф.М., Гафарова И.З. Математическая модель участка трубопровода, имеющего дефекты геометрии сечения// Транспорт и хранение Нефти и нефтепродуктов. М.: ВНРШОЭНГ, НТИС, 1992, №3,1-3.

47. Наземные тягово-транспортные системы: Энциклопедия / И.П. Ксеневич, В.А. Гоберман, JI.A. Гобсрман; Под ред. И.П. Ксеневича. М.: Машиностроение, 2003.

48. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / Под ред. В.В.Клюева М.: Машиностроение, 1995.-487с.

49. Новые методы управления сложными системами. М.: Наука, 2004.-333 с.

50. Павленко А. В. Новые технологии управления движением технических объектов. Сб. статей. // 7-й Междунар. науч.-техн. конф.-Новочеркасск Юж.Рос. гос. техн. ун-т,2004.

51. Письменный Г.В., Солнцев В.И., Воротников С.А. Системы силомомент-ного очувствления роботов. М.: Машиностроение, 1990. 96 с.

52. Подураев Ю.В. Технологические роботы с контурным силовым управлением для операций механообработки // Вестн. машиностроения. 1993. № 8. С. 14-24.

53. Подураев Ю.В. Мехатроника основы, методы, применение учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Мехатроника" направления подгот. "Мехатроника и робототехника".-М.: Машиностроение, 2006.-255 с.

54. Применение внутритрубных диагностических снарядов и навигационно-топографических комплексов для повышения безопасности магистральных трубопроводов //П.К.Плотников, А.И.Синев, В.Б.Никишин и др. -/Безопасность труда в промышленности. 2003.- №4. С.28-33.

55. Проектирование следящих систем двустороннего действия. Егоров И.Н., Жигалов Б.А., Кулешов B.C. и др. // Под ред. В.С.Кулешова.-М.: Машиностроение.-! 980.-300 С.

56. Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы. М.: Изд - во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

57. Рекомендации по оценке работоспособности участков газопроводов с дефектами типа овализации. /В.В.Харионовский, И.Н.Курганова, Д.И.Ремизов и др.-М.:ВНИИГАЗ, РАО «Газпром», 1996. 34 с.

58. Розанов Ю.К., Соколова Е.М. Электронные устройства электромеханических систем.- М.: Издательский центр «Академия», 2004.

59. Руководство по анализу результатов внутритрубной инспекции и оценки опасности дефектов. ВРД 39-1 Л0-001-99.-М.ЮАО «Газпром».-1999.-17с.

60. Синявский О.Ю., Кобрин А.И. Исследование возможностей управления движением модели мобильного робота с помощью нейросетевых алгоритмов. Гироскопия и навигация. Спб.: Изд-во ЦНИИ "Электроприбор", 2006, №2. с. 970-97.

61. Системы управления электроприводов. /В.М. Терехов, О.И.Осипов; Под ред. В.М. Терехова. М.: Издательский центр «Академия», 2005.

62. Следящие приводы/Под ред. Б.К.Чемоданова,т.1. М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2000.

63. Следящие приводы/Под ред. Б.К.Чемоданова, т.2. М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2003.

64. Справочник по теории автоматического регулирования. Под ред. Красов-ского А. А. М., Наука, 1987.

65. Филаретов В.Ф., Зуев A.B. Позиционно-силовое управление электроприводом манипулятора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. № 9. С. 20-24.

66. Филаретов В.Ф., Legnani G., Ruggeri S. Система автоматического управления манипулятором типа SCARA для выполнения силовых операций на боковых поверхностях заготовок произвольной формы. Мехатроника, автоматизация и управление., 2010, №8.-с. 21-29.

67. Филлипс Ч. Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М., Лаборатория базовых знаний, 2001.- 616с.

68. Цюй Дуньюэ. Разработка нечеткой модели для управления колесными роботами.//Экстремальная робототехника.Материалы XI науч.- техн. конф. СПБ.:Изд-во СП6ТУ,2001.

69. Чащухин В.Г. Моделирование динамики и определение управляющих параметров внутритрубного миниробота. Изв. РАН. Теория и системы управления. 2008, №5.- 142-147 с.

70. Чернов В.Г.Нечеткие контроллеры. Основы теории и построения. Владимир.: Владим. гос. ун-т, 2003 (РИК ун-та).

71. Черноусько Ф. Л. Анализ и оптимизация движения тела, управляемого посредством подвижной внутренней массы // Прикладная математика и механика. 2006, т. 70, вып. 6.

72. Черноусько Ф.Л. Волнообразные движения многозвенника по горизонтальной плоскости. // Прикладная математика и механика, Т. 64, вып. 4, 2000, с. 518-531.

73. Черноусько Ф.Л. Движение многозвенника по горизонтальной плоскости // Прикладная математика и механика, Т. 64, вып. 1, 2000, с. 8-18.

74. Чирков, Ю.А. Надежность оборудования и трубопроводов ОНГКМ / В.М. Кушнаренко, Н.А. Гафаров, А.А. Гончаров, Ю.А. Чирков, Д.Н. Щепинов // Газовая промышленность. 2000. - № 13. - С. 8-11.

75. Шведов В.В. и др. Контроль качества и диагностика систем водоснабжения. Проблемы, перспективы, решения. // Контроль и диагностика. №2, 1998.

76. Якубовский Ю.Е., Малюшин Н.А., Якубовская С.В., Платонов А.Н. Проблемы прочности трубопроводного транспорта. СПб.: Недра, 2003.-200 с.

77. Beller М., Holden Е., Uzelac N., Cracks in pipelines and how to find them, Pipe and Pipelines International 25 (6) (2001) 26-34.

78. Burkett S., Explorer-II:Wireless Self-powered Visual and NDE Robotic Inspection System for Live Gas Distribution Mains, Topical Report Design Phase iii.,pp.l-32,2006.

79. Chen H. J., Gao В. Т., Zhang X. H. and Deng Z. Q., Drive Control System for Pipeline Crawl Robot Based on CAN Bus, Journal of Physics: Conference Series 48(2006) 1233-1237.

80. Choi H.R. and Ryew S.M., Robotic system with active steering capability for internal inspection of urban gas pipelines, Mechatronics, vol. 12, pp.713-736, 2002.

81. Diolaiti N., Melchiorri C. Haptic teleoperation of a mobile robot // Proc. of the 7th IFAC symposium of robot control, 2003. P. 2798-2805.

82. Domenico L., Giovanni M. The Alicia3 Climbing Robot A Three-Module Robot for Automatic Wall Inspection // IEEE Robotics & Automation Magazine, MARCH 2006, 1070-9932, pp. 2-10.

83. Eriksson P. and Moore P.R. A Role for 'Sensor Simulation' and 'Pre-emptive' Learning in Computer Aided Robotics. Proc. of 26th International Symposium on Industrial Robots (ISIR-95), Japan, 1995.

84. Ermolov I., Groumpos P., Poduraev J., Stylios C., Creation of Prototype for Testing of Fuzzy Cognitive Maps for Mobile Robots Control Application.// Proceedings of Protek'2001 Conference, Russia, Moscow, 2001.

85. Explorer Long-Range Untethered Real-Time Live Gas Main Robotic Inspection System, Final Report Period of Performance July 1, 2001 to October 31, 2004.

86. Farkhatdinov I., Ryu J.-H. Switching of control signals in teleoperation systems: formalization and application // Proc. of the 2008 IEEE/ASME international conference on advanced intelligent mechatronics, Xi'an, 2—5 July 2008.

87. Fearing R. S., Sahai R., Hoover A. Rapidly Prototyping Millirobots using Toolkits and Microassembly // Proceedings of the IARP 2006, Paris, France, October 23-24,2006.

88. Galvez J.A., Santos P.G., Pfeiffer F. Intrinsic tactile sensing for the optimization of force distribution in a pipe crawling robot, IEEE, ASME Transactions on Mechatronics 6 (1) (2001) 26-35.

89. Horodinca M., Dorftei I., Mignon E., Preumont A. A simple architecture for in-pipe inspection robots. Proc. International Colloquium on Mobile and Autonomous Systems, 2002. pp. 61-4.

90. Hosohara Y., Fujica A., Mori K., Kutiea S., Sakamoto K.t Naito S., Development of inspection robots for small pipe lines. "Hitachi Reviewl', 1987, 104, No. 2, pp. 79-84.

91. Ivan L. Ermolov, Philip R. Moore, Jury V. Poduraev , Modelling And Visualisation For Mobile Robots Working In Severe Environment, Preprints of the IFAC Symposium MIM-2000, University of Patras, Greece, July 15-17,2000.

92. Jatsun S. F., BolotnikN. N., Zimmerman K., Zeidis I., Modeling of motion of vibrating robots. 12th IFToMM World Congress,Besançon (France), June 1821,2007.

93. Komori M., Suyama K. Inspection robots for gas pipelines of Tokyo Gas // Proceedings of the conference Advanced Robotics, 2001, Vol. 15, № 3, pp. 365-370.

94. Kadhim D.A. Modulation Motion of mobile wheeled robot in pipelines Меж-дунар. конфер. по математич. теории управл. и механике: тез. докл. -Владимир: ВлГУ. 2009. с. 163-164.

95. Lee S., Sukhatme G. S., Kim G. J., Park C.-M. Haptic control of a mobile robot: a user study // Proceedings of IEEE/RSJ IROS 2002, Lausanne, Switzerland, October 2002.

96. Moghaddam M., Hadi A. Control and Guidance of a Pipe Inspection Crawler (PIC) // Proceedings of 22nd International Symposium on Automation and Robotics in Construction ISARC 2005, Ferrara, Italy.

97. Nielsen С. W., Goodrich M. A., Pucks R. W. Ecological interfaces for improving mobile robot teleoperation // IEEE Trans Robot. 2007; 23(5): 927-941.

98. Okamoto J., Adamowski J.C., Tsuzuki M.S.G., Autonomous system for oil pipelines inspection, Mechatronics 9 (1999) 731-743.

99. Ong J.K., Bouazza-Marouf K. and Kerr D., Fuzzy logic control for use in inpipe mobile robotic system navigation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 217(5), 2003. pp. 401-419.

100. Oya T., Okada T. Development of a steerable, wheel-type, in-pipe robot and its path planning // Advanced Robotics, 2005, Vol. 19, № 6, pp. 635-650.

101. Peng L., Shugen M., Bin L. and Yuechao W., Design of a Mobile Mechanism Possessing Driving Ability and Detecting Function for In-Pipe Inspection: Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2008, Pasadena, CA, USA, May pp 19-23.

102. Philip Moore, Junsheng Pu, Jury Poduraev, Ivan Ermolov, Vadim Shvedov, Computer Aided Robotics In Severe Environmental Applications.// Proc. Of Mechatronics-2000 Conference, USA, Atlanta, 2000.

103. Roh S. and Choi H. Strategy for navigation inside pipelines with differentialdrive inpipe robot. In Proc. IEEE Int. Conf. Robotics, Automation, 2002, pp. 2575-2580.

104. Roh S.G., Choi H.R., Differential-drive in-pipe robot for moving inside urban gas pipelines, IEEE Transactions on Robotics,21 (1), (2005). Pp. 1-17.

105. Roh S.G., Choi H.R In-pipe Robot with Active Steering Capability for Moving Inside of Pipelines, Bioinspiration and Robotics: Walking and Climbing Robots, Book edited by: Maki K. Habib(2007),Chap.23,pp.375-402.

106. Roh S., Kim D., Lee J., Moon H., and Choi H. In-pipe Robot Based on Selective Drive Mechanism, International Journal of Control, Automation, and Systems (2009) 7(1), pp. 105-112.

107. Scholl K.-U., Kepplin V., Berns K., and Dillmann R. An Articulate Service Robot for Autonomous Sewer Inspection Tasks. Proc. of IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS '99), Vol. 2,1999.- pp. 1075-1080.

108. Stylios C. D. and Groumpos P.P., "Fuzzy Cognitive Maps: A Tool to Achieve Intelligent in Supervisory Control Systems", in Proc. of Advanced Summer Institute, Budapest, Hungary 1997.

109. Suzumori K., Wakimoto S., Takata M. A Miniature inspection robot negotiating pipes of widely varying diameter // Proceedings of the 2003 IEEE Inlerna-tional Conference on Robotics &Automation Taipei, Taiwan, 2003, pp. 27352740.

110. Tao J., Peiwen Q., Zhengsu T. Development of Magnetic Flux Leakage Pipe Inspection Robot Using Hall Sensors, In Micro-Nanomechatronics and Human Science, Proceedings of the 2004 International Symposium on, pages 325-329, Oct.-3 Nov. 2004.

111. The Pipe Crawler, http://www.eikimartinson.com/engineering/pipe/pipecrawler.pdf,2003.

112. Young Hoon Oh, OPCR (OH's Pipe Cleaning Robot), pp. 1-14, 2002.