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输电线路除冰机器人越障控制策略研究

作　者: 刘晓鹏
导　师: 郝晓弘；岳和平
学　校: 兰州理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 输电线路覆冰除冰机器人控制器协调控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 196次
引　用: 2次
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内容摘要

本文针对输电线路除冰机器人在作业过程中存在的越障问题通过分析机器人运动学正向问题和逆向问题的运动机理,研究了机器人的越障机构,建立了机器人越障的动力学模型。论文利用模糊神经网络控制技术和对象以前的运行信息来解决机器人越障重复运行性质的问题,实现了机器人在有限时间区间上的完全跟踪任务。设计出一种自适应模糊神经网络控制器构成覆冰机器人越障控制系统。本系统采用卡尔曼滤波学习算法,解决了传统BP算法实时性差和神经网络控制器需要较长时间的学习才能得到应用的问题。最后把离散事件监控理论应用于机器人越障机械臂的协调层控制当中,解决了越障过程中的协调控制问题,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。本文还探讨了超高压输电线路除冰机器人越障控制系统的设计,设计了步进电机以及电机驱动器的接线图,讨论了机器人自主跨越各种障碍的方式以及除冰机器人在强电磁环境下抗干扰的各种措施。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题的背景及来源  9-12
    1.1.1 课题的引出及意义  9-11
    1.1.2 国内外覆冰机器人发展现状  11-12
  1.2 机器人控制技术概述  12-15
    1.2.1 机器人的控制方式  12-13
    1.2.2 机器人的常用控制策略  13-15
  1.3 本文的主要工作和内容  15-17
第2章除冰机器人运动学和动力学模型的建立  17-38
  2.1 概述  17
  2.2 机器人数学基础  17-23
    2.2.1 刚体的位姿描述  17-19
    2.2.2 坐标变换  19-21
    2.2.3 齐次坐标变换  21-23
  2.3 机械臂的运动学方程  23-29
    2.3.1 机械臂连杆坐标系  23-24
    2.3.2 机械臂运动学方程的建立  24-26
    2.3.3 机器人运动学方程的求解  26-29
  2.4 机器人的动力学模型  29
    2.4.1 机器人动力学正向问题  29
    2.4.2 机器人动力学逆向问题  29
  2.5 三关节机器人动态数学模型的建立  29-37
    2.5.1 机器人操作臂的惯性矩阵的推导  32-35
    2.5.2 机器人操作臂的哥氏力矩阵的推导  35-36
    2.5.3 机器人操作臂的重力矢量的推导  36-37
    2.5.4 三关节机器人操作臂的简化动力学模型  37
  2.6 小结  37-38
第3章机器人越障策略的研究  38-49
  3.1 越障控制策略分析  38-44
    3.1.1 控制建模与设计  38-39
    3.1.2 自适应模糊控制器结构及学习算法  39-41
    3.1.3 仿真试验  41-44
  3.2 协调控制研究  44-48
    3.2.1 机器人越障动作过程  45-46
    3.2.2 机器人越障协调实例  46-47
    3.2.3 结论  47-48
  3.3 本章小结  48-49
第4章机器人越障控制的实现  49-63
  4.1 概述  49
  4.2 总体设计方案  49-50
  4.3 越障控制部分实现  50-57
    4.3.1 机器人传感器  50-51
    4.3.2 云台摄像系统  51-53
    4.3.3 机器人关节电机和电机驱动器  53-57
  4.4 抗干扰措施  57-61
    4.4.1 控制系统的共地和接地设计  57
    4.4.2 电源抗干扰设计  57-58
    4.4.3 防I/O信号干扰的措施  58-59
    4.4.4 检测信号中的抗干扰设计  59-61
    4.4.5 防外部配线干扰的措施  61
  4.5 本章总结  61-63
第5章结论与展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录1 攻读学位期间所发表的学术论文目录  68

输电线路除冰机器人越障控制策略研究

内容摘要

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