【技术实现步骤摘要】
一种蠕虫管道机器人模糊滑模控制器及其设计方法
本专利技术属于蠕虫管道机器人
，尤其涉及一种蠕虫管道机器人模糊滑模控制器及其设计方法。
技术介绍
随着社会的发展，管道在工业生产、能源运输、城市建设等领域起着越来越明显的作用。在工业生产领域中，大型发电厂、水电厂等场所常使用管道进行运输；在能源运输领域中，管道运输是运送大量气态或液态能源的极佳运输方式；在城市建设方面，管道能够实现排污、供电、网络通信等功能。但与之而来产生了大量管道问题，包括堵塞、生锈、腐蚀、泄露、老化等。由于管道中的物质大多是人体不可触碰的物质，极不利于开展对管道的检测与维护，因此管道机器人的需求在近几年内大幅度增加。管道机器人属于特种机器人的分支。按行走方式主要可以分为轮式、履带式、蠕动式等。轮式管道机器人通过滚轮与管壁摩擦力的作用实现管道机器人的运动，但驱动力受限。履带式管道机器人拖拽能力更大，但过弯能力较弱。爬行式管道机器人分为蠕动式机器人和蛇形机器人两种，均是运用了仿生学原理，学习尺蠖、蚯蚓等爬行动物的运动方式设计而成。爬行式管道机...
【技术保护点】
1.一种蠕虫管道机器人模糊滑模控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：/n蠕虫管道机器人的运动是周期性的弹簧力与电磁力相互变化而引起蠕虫管道机器人质心位移的改变；/n对蠕虫管道机器人进行受力分析，并设定：m
【技术特征摘要】
1.一种蠕虫管道机器人模糊滑模控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
蠕虫管道机器人的运动是周期性的弹簧力与电磁力相互变化而引起蠕虫管道机器人质心位移的改变；
对蠕虫管道机器人进行受力分析，并设定：m1≠m2，其中，m1、m2分别是蠕虫管道机器人的接触环与振动环的质量；则列出牛顿第二定律方程：
其中，x1、x2、分别为蠕虫管道机器人的接触环位移与加速度，振动环位移与加速度；c为弹簧刚度，Fem是电磁力，β是管道与水平面的夹角，Ffr是摩擦力，有：
其中，μ是管壁的干摩擦系数，FN是接触环受到管壁的正压力，是接触环速度，Fa是接触环除摩擦力外所受合力；
令为状态量，其中为振动环速度，u＝Fem为输入，将式(1)写成状态空间方程形式：
其中：
其中，b是系数；
蠕虫管道机器人的质心位移和速度用如下公式表示：
令则式(4)能够写为：
设定条件1：期望的质心轴向速度为则期望质心位移看作是质心轴向速度的积分
设定条件2：期望的质心轴向速度与期望的质心轴向加速度已知，则蠕虫管道机器人质心速度和加速度跟踪误差写成：
根据式(5)，将上式改写成：
设计滑模函数s：
其中σ1是滑模设计参数，需要设计σ1>0用来保证滑模面稳定，即满足S＝{ecoM|s(ecoM)＝0}，S是滑模面，在滑模面内都有滑模函数s＝0成立；
将式(6)代入式(7)，并令σ＝[σ11]M，其中得到式(8)
对式(8)进行微分：
将式(3)代入式(9)：
根据滑模理论,下一步是设计趋近律，选择如下趋近律：
其中，sgn(s)是符号函数,k>0,ε>0，k、ε分别是滑模趋近律的两个参数；
令式(11...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄欣浩，肖玲斐，隆亦周，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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