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液下机器人控制系统的研究
资料介绍
水煤浆是一种可以代替石油的新型燃料，在世界石油短缺的今天，水煤浆生产发展迅猛，有着广阔的发展应用前景。水煤浆在储藏和运输过程中会产生沉淀，据此本课题组研究出搅拌移动机器人，能够自主在储罐底部按照拟定路径行走，同时进行搅拌，防止水煤浆沉淀。本文论述的主要是该机器人的控制系统。机器人在行走过程中，实时地获取其自身的位置和姿态信息，当发现偏离规划的轨迹时，应能够及时地自主纠正偏差，返回规划的轨迹。为实现该功能，本文在以前研究的基础上，考虑到降低控制系统复杂程度，提高性价比，使结构简单而小型化等方面因素，提出了整个控制系统的新方案，采用PLC作为主控制器，单片机、电子罗盘作下位机，采用Modbus协议完成上下位机间的通信，通过RS-485搭建分布式控制网络。考虑到该机器人工作现场环境比较恶劣，本文还对PLC控制系统提出了抗干扰措施，提高了系统的可靠性。 本文采用电子罗盘HMR3000将姿态信息实时发送给主控制器，作为液下搅拌机器人的导航。此外，根据两轮差速驱动机器人的微运动方程，推导了一种简洁实用的航位推算公式。针对本机器人系统很难建立精确的数学模型，前人经过研究提出采用模糊控制技术对其进行控制。本文在此研究的基础之上，将模糊控制引入以PLC为主控制器的液下搅拌机器人控制系统。首先将制订好的模糊控制表输入到PLC中，然后根据输入变量查询模糊控制表得到输出变量，控制机器人的行走。经实验验证了该方法的正确性，并在实验中修正优化了控制表，此方法在机器人的偏差纠正中得到了较好的效果。机器人控制的最终目的是控制电机，以使机器人按照规划的轨迹行走。本文在分析了差动轮式移动机器人运动数学模型的基础上，利用S7-200PLC的PTO输出功能对伺服电动机实现位置控制。进行了机器人直线、旋转和圆弧运动控制的试验，取得了较好的效果，实现了对移动机器人的运动控制。
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| 1586964206液下机器人控制系统的研究.pdf | 4M |
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