管道检测器非线性波动摩擦力主动控制策略

摘要

管道检测器因其功能性强、可不停工检测等优势已成为现阶段最为广泛的管道检测方式。针对检测器工作时普遍存在摩擦力的大范围波动现象进行理论与试验研究，推导检测器的非线性摩擦模型，并在所提出的摩擦模型基础上，采用基于噪声自适应无迹卡尔曼滤波器(UKF)的单神经元自适应PID(SNA-PID)控制算法对波动摩擦力进行控制；开发可实现针对摩擦力进行主动控制的检测器试验样机，对所提出的理论模型及试验样机搭建管道试验平台，进行多组试验验证。结果表明：当速度为0.1～0.3 m/s时，所提出数学模型的误差分别为1.6%、1.3%、0.8%,可较为准确地预测检测器所受摩擦力；与无控制系统相比，SNA-PID控制器可抑制41.5%、49.7%、61.4%的摩擦力波动范围；与其他控制算法相比，所提出控制算法具有更好的鲁棒性和控制精度，验证了所提出控制算法通过控制过盈量抑制检测器摩擦力波动的可行性与有效性。

关键词

主动控制检测器 / SNA-PID控制器 / 非线性摩擦力 / 管道试验平台