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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
井下履带式探测机器人及其运动抗扰控制研究
  • 作者

    单杰关丙火

  • 单位

    国家能源集团神东煤炭集团公司

  • 摘要

    井下履带式探测机器人作业环境复杂,需携带多种探测或救援装备并进行爬坡越障,易导致负载扰动,具有较强非线性和不确定性,此外,用于机器人动力驱动的永磁同步电动机(PMSM)本身是多变量、强耦合的非线性系统,目前常规的基于误差的比例积分微分(PID)控制器很难满足控制需求。针对上述问题,设计了一种四摆臂井下履带式探测机器人,并进行了爬坡越障性能分析,得出了平地直行和直行爬坡2种工况下机器人PMSM的转矩和转速;对PMSM进行建模分析,速度环采用自抗扰控制器(ADRC),电流环采用比例积分(PI)控制器,设计了ADRC+PI控制方案;采用磁场定向控制(FOC)技术对PMSM进行驱动,从而提升机器人在井下作业时的响应性能和抗干扰性能。对ADRC+PI控制方案和常规PI+PI控制方案进行仿真和对比分析,得到2种工况下PMSM的转速、转矩、相电流响应曲线,结果表明:在2种工况下,采用ADRC+PI控制方案时机器人PMSM的转速和转矩响应控制更精准,具有更小的超调量和更短的调节时间,应对外部突变干扰的能力更强,能有效提升井下履带式探测机器人的爬坡越障性能和作业稳定性。

  • 关键词

    井下探测机器人机器人驱动控制永磁同步电动机爬坡越障性能自抗扰控制比例积分控制磁场定向控制履带式移动平台

  • 基金项目(Foundation)
    国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804300)
  • 引用格式
    单杰,关丙火.井下履带式探测机器人及其运动抗扰控制研究[J].工矿自动化,2022,48(2):100-106.
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