光伏清洗机器人自行走控制系统的研究
发布时间：2021-01-07 09:53
光伏发电已成为清洁新能源利用的主要形式之一,但由于发电站环境恶劣,光伏板易积尘积雪,致使发电效率低下,因此光伏板的清洗对提高发电效率具有重要意义。针对发电站光伏板清洗需求,本论文提出了一种可夜间自动清洗光伏板的电驱动清洗机器人,重点对光伏清洗机器人的运动控制技术和导航定位技术进行研究。首先,针对驱动控制稳定准确要求和多执行器同时工作情况,分析了现有传动方式的特点,对负载敏感控制系统进行研究,设计了电液比例负载敏感驱动系统方案,实现了驱动控制稳定性和准确性的目标。建立了单一轮组电液比例系统的数学模型,采用PID控制算法对电液比例系统进行优化,并在软件中仿真验证。其次,针对导航定位问题和光伏站场景工况,研究了GPS及差分GPS导航定位原理,分析了GPS定位系统中主要误差及消除方法,对所用坐标系进行转换,采用RTK-GPS定位系统方案,实现了厘米级别的定位目标。再次,针对轨迹跟踪问题,基于光伏清洗机器人运动控制的复杂性和非线性,建立了光伏清洗机器人的运动学模型。基于Backstepping控制算法,构造新的虚拟反馈控制变量,选取合适的Lyapunov函数,设计了全局轨迹跟踪控制器,达到全局渐...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Serbot生产的光伏清洗机器人
德高洁生产的光伏板清洗车
第1章绪论-3-2017年随州圣丰专用汽车有限公司推广出东风六驱光伏板高压清洗车，如图1-4所示，该清洗车主要由清洗装置、水箱和车体组成，清扫旋转刷可横向和纵向调节，清洗效率较高，可在沙漠等非结构环境下使用，同时还可用于救火和冲洗马路。图1-4东风六驱光伏板清洗车上海安轩自动化有限公司于2019年研发的板上运维机器人，如图1-5所示。该清洗机器人主要由清扫毛刷、行走轮子、供能光伏板、电机和控制器组成，作业时不需要水冲洗，动力来源于供能光伏板，节能便捷，通过无线通信可控制光伏清洗机器人的行走与清洗。缺点是对于大型光伏站不能在光伏板之间移动，所需板上运维机器人过多导致成本高。图1-5板上运维机器人1.2.2电液比例控制研究现状针对本文所设计清洗机器人转弯半径小于4m需求，底盘行走机构采用三个轮子的形式，两个可独立控制的驱动前轮和从动后轮，差速转向模式。作业工况要求机器人行驶速度为2km/h，具备低速稳定性能。接收电信号的比例控制元件（比例阀等）使液压系统连续且成比例输出压力或者流量的技术称为电液比例控制技术。光伏清洗机器人拟采用电液比例协同驱动控制策略，使多个执行元件以等同或等差的位移或者速度进行运动[5]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续顶升液压控制系统仿真分析与验证[J]. 周玉伟,章青,石云飞. 中国机械工程. 2018(16)
[2]基于AMESim的单泵多执行器负载敏感液压系统仿真分析[J]. 冯婷,刘文广,胡显忠. 甘肃科学学报. 2017(03)
[3]光伏电站监控系统方案设计[J]. 邓清闯,李朝锋,胡韵华. 电力建设. 2013(12)
[4]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[5]负载敏感控制系统设计中应注意的问题及措施[J]. 王佃武. 液压与气动. 2012(10)
[6]非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪[J]. 刘磊,向平,王永骥,俞辉. 清华大学学报(自然科学版). 2007(S2)
[7]Barbalat引理及其在系统稳定性分析中的应用[J]. 闵颖颖,刘允刚. 山东大学学报(工学版). 2007(01)
博士论文
[1]自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究[D]. 陈少斌.浙江大学 2008
硕士论文
[1]基于ROS及深度摄像机的智能避障机器人的研究与实现[D]. 田凯乔.长春工业大学 2018
[2]基于激光雷达的SLAM和路径规划算法研究与实现[D]. 刘文之.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于RTK的高精度无人机定位导航技术研究[D]. 徐颖章.南京航空航天大学 2018
[4]移动机器人定位与轨迹精度的研究[D]. 贝旭颖.江南大学 2017
[5]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[6]信息化青贮收割机电液控制系统研究[D]. 刘颖.燕山大学 2017
[7]基于Kinect2的光伏清洗机器人实时环境重建与自主导航技术研究[D]. 张明明.哈尔滨工业大学 2016
[8]通用型支架搬运车方案设计及液压同步提升系统研究[D]. 李博.中北大学 2016
[9]基于GPS/DR/MM组合导航AGV定位系统研究[D]. 张登榜.陕西科技大学 2016
[10]室外移动机器人的定位与运动控制研究[D]. 胡胜豪.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：2962350
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Serbot生产的光伏清洗机器人
德高洁生产的光伏板清洗车
第1章绪论-3-2017年随州圣丰专用汽车有限公司推广出东风六驱光伏板高压清洗车，如图1-4所示，该清洗车主要由清洗装置、水箱和车体组成，清扫旋转刷可横向和纵向调节，清洗效率较高，可在沙漠等非结构环境下使用，同时还可用于救火和冲洗马路。图1-4东风六驱光伏板清洗车上海安轩自动化有限公司于2019年研发的板上运维机器人，如图1-5所示。该清洗机器人主要由清扫毛刷、行走轮子、供能光伏板、电机和控制器组成，作业时不需要水冲洗，动力来源于供能光伏板，节能便捷，通过无线通信可控制光伏清洗机器人的行走与清洗。缺点是对于大型光伏站不能在光伏板之间移动，所需板上运维机器人过多导致成本高。图1-5板上运维机器人1.2.2电液比例控制研究现状针对本文所设计清洗机器人转弯半径小于4m需求，底盘行走机构采用三个轮子的形式，两个可独立控制的驱动前轮和从动后轮，差速转向模式。作业工况要求机器人行驶速度为2km/h，具备低速稳定性能。接收电信号的比例控制元件（比例阀等）使液压系统连续且成比例输出压力或者流量的技术称为电液比例控制技术。光伏清洗机器人拟采用电液比例协同驱动控制策略，使多个执行元件以等同或等差的位移或者速度进行运动[5]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续顶升液压控制系统仿真分析与验证[J]. 周玉伟,章青,石云飞. 中国机械工程. 2018(16)
[2]基于AMESim的单泵多执行器负载敏感液压系统仿真分析[J]. 冯婷,刘文广,胡显忠. 甘肃科学学报. 2017(03)
[3]光伏电站监控系统方案设计[J]. 邓清闯,李朝锋,胡韵华. 电力建设. 2013(12)
[4]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[5]负载敏感控制系统设计中应注意的问题及措施[J]. 王佃武. 液压与气动. 2012(10)
[6]非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪[J]. 刘磊,向平,王永骥,俞辉. 清华大学学报(自然科学版). 2007(S2)
[7]Barbalat引理及其在系统稳定性分析中的应用[J]. 闵颖颖,刘允刚. 山东大学学报(工学版). 2007(01)
博士论文
[1]自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究[D]. 陈少斌.浙江大学 2008
硕士论文
[1]基于ROS及深度摄像机的智能避障机器人的研究与实现[D]. 田凯乔.长春工业大学 2018
[2]基于激光雷达的SLAM和路径规划算法研究与实现[D]. 刘文之.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于RTK的高精度无人机定位导航技术研究[D]. 徐颖章.南京航空航天大学 2018
[4]移动机器人定位与轨迹精度的研究[D]. 贝旭颖.江南大学 2017
[5]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[6]信息化青贮收割机电液控制系统研究[D]. 刘颖.燕山大学 2017
[7]基于Kinect2的光伏清洗机器人实时环境重建与自主导航技术研究[D]. 张明明.哈尔滨工业大学 2016
[8]通用型支架搬运车方案设计及液压同步提升系统研究[D]. 李博.中北大学 2016
[9]基于GPS/DR/MM组合导航AGV定位系统研究[D]. 张登榜.陕西科技大学 2016
[10]室外移动机器人的定位与运动控制研究[D]. 胡胜豪.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：2962350
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