挂板式光伏清扫机器人动力学建模与控制

作     者：陈柄燚 梅益 

作者机构：贵州大学机械工程学院贵州 贵阳 

出 版 物：《建模与仿真》 (Modeling and Simulation)

年 卷 期：2023年第12卷第4期

页      码：3621-3630页

摘      要：随着光伏技术发展,光伏电站规模的扩大,不少光伏电站开始利用清扫机器人取代工人来进行光伏面板的清扫,挂板式光伏清扫机器人结构简单,工作效率高,可适用于绝大多数场合,是现在较为常见的一类光清扫机器人,但挂板式光伏清扫机器人运行过程中容易会出现上下驱动无法保持同步导致机器人发生偏摆,严重情况下机器人与光伏板间的相会作用力可能会造成零部件损坏甚至机器人从光伏板上掉落,存在较大安全隐患。为了解决这个问题,采用机理建模的方式对挂板式光伏清扫机器人进行研究。基于对上端悬挂装置的弹性形变分析,给出机器人平移和旋转运动的完整描述,并建立了挂板式光伏清洁机器人动力学模型。通过研究机器人与光伏板间力和运动关系,提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)的控制方案,以保证机器人的上下端协同运动,抑制偏摆问题,避免机器人卡死的情况发生。仿真结果表明,设计的线性二次型调节器能够快速纠正挂板式光伏清扫机器人的偏摆,具有良好的稳定性,保证机器人平稳运行,为挂板式光伏清扫机器人的控制系统设计提供了理论基础。

主 题 词：清扫机器人 线性二次型调节器 机理建模 零部件损坏 协同运动 力和运动 弹性形变 光伏技术 

学科分类：08[工学] 081101[081101] 0811[工学-水利类] 081102[081102] 

D　O　I：10.12677/MOS.2023.124333

馆 藏 号：203122596...