模糊逻辑与速度转换结合的电缆隧道巡检机器人防摆方法技术

本发明专利技术公开了属于高压输电的安全防控技术领域的一种模糊逻辑与速度转换结合的电缆隧道巡检机器人防摆方法，具体说是针对一类单悬臂隧道机器人在多坡度轨道上运行采用模糊控制法与速度转换法相结合的混杂控制方法。对平面轨道部分和斜坡轨道部分的摆动加以控制，其中模糊控制法用于平面轨道部分的防摆控制，速度转换控制法则用于斜坡部分的防摆控制。该控制方法是集结合平面轨道控制与斜坡轨道控制、结合了开环控制和闭环控制方法与一身的防摆混杂控制方法，能够准确的判断机器人所在位置状态，迅速作出控制决策，有效控制机器人摆角，消除余角。该方法克服了防摆控制环境单一的局限性，将隧道巡检机器人的应用推广到更复杂的环境中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高压输电的安全防控
，特别涉及一种，具体说是针对在多坡度轨道上运行的巡检机器人的防摆混杂控制方法。
技术介绍
随着地下输电技术的发展，许多城市建造了供高压电传输的电缆隧道。为了保证传输系统安全，减小输电故障的几率以降低维护成本，作为集成自动化、机械、人工智能、计算机等高新尖端科技的隧道巡检机器人技术无疑是当今主流的发展方向。隧道巡检机器人应当具有较好的移动性和灵活性。本专利技术针对一类单悬臂隧道机器人，它们通过一个悬臂悬挂于轨道上，随机身配备有摄像头、传感器等设备，并通过电机控制顶部轨道的轮胎运动，进而控制机器人运动。该类机器人在运行过程中，机身由于惯性作用会随电机的加速和减速以及轨道的坡度而摆动，机身的震动可能造成摄像设备的光学失焦、模糊、噪点等问题，进而对机器人在巡检电力线、监控故障过程中的准确性产生很大影响。因此，机器人的防摆控制方法是当前主要研究技术之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，其特征在于，将机器人在平面轨道和斜坡轨道两部分控制有机的结合在一起的混杂控制方法；所述混杂控制方法是采用模糊控制法与速度转换法相结合对平面轨道部分和斜坡轨道部分的摆动加以控制，将模糊控制用于平面轨道部分的防摆控制，保证占据了大部分运动过程的平面轨道的稳定性；由于爬坡对电机转矩要求较高，防摆控制需要大阻尼和相应速度快的因素，因而轨道斜坡部分的防摆控制选择速度转换控制，所述电缆隧道巡检机器人防摆方法包括以下步骤I)通过机器人机身所携带的陀螺仪传感器实时检测机器人悬臂当前偏离竖直方向的摆角Θ，规定摆角沿运动方向为正是上坡，与运动方向相反为负是下坡；2)陀螺仪传感器将该摆角值反馈给滤波器；3)采样器以间隔小于等于Is的采样周期对滤波器输出的摆角值进行采样；4)处理器将输入的每两个相邻的采样值以及采样时间按由摆角方程的余弦函数形式推出的公式(I)计算出当前机器人的振幅A :I 丄[(叫),:)): + (叫)+即:))>(I) 2 sirr (- // / 2) cos—(—a/J / 2)其中T=ti-t2为采样间隔周期时间，ω，Θ (tl)、Θ (t2)分别为t2时刻的摆角值5)将步骤4)所得振幅与临界振幅值进行比较，如果其值大于临界值，则判断机器人处于轨道斜坡位置；如果其值小于临界值，则判断机器人处于轨道平面位置6)当机器人处于轨道斜坡位置时，再根据当前摆角的正负性判断机器人是处于上坡还是下坡。若当前摆角为正，则机器人处于上坡位置，若当前摆角为负，则机器人处于下坡位置，分别采取相应的速度转换进行控制；7)当机器人处于轨道平面位置时，采用模糊控制法控制，根据反馈的摆角和速度值，并按照模糊规则推理得出所需的驱动力，施加到动力系统上。所述步骤4)中机器人的振幅A到达摆动最低位置时速度的增量V如式(2)所示权利要求1.一种，其特征在于，将机器人在平面轨道和斜坡轨道两部分控制有机的结合在一起的混杂控制方法； 所述混杂控制方法是采用模糊控制法与速度转换法相结合对平面轨道部分和斜坡轨道部分的摆动加以控制，将模糊控制用于平面轨道部分的防摆控制，保证占据了大部分运动过程的平面轨道的稳定性；由于爬坡对电机转矩要求较高，防摆控制需要大阻尼和相应速度快的因素，因而轨道斜坡部分的防摆控制选择速度转换控制，所述电缆隧道机器人防摆控制包括以下步骤 1)通过机器人机身所携带的陀螺仪传感器实时检测机器人悬臂当前偏离竖直方向的摆角Θ，规定摆角沿运动方向为正是上坡，与运动方向相反为负是下坡； 2)陀螺仪传感器将该摆角值反馈给滤波器； 3)采样器以间隔小于等于Is的采样周期对滤波器输出的摆角值进行采样； 4)处理器将输入的每两个相邻的采样值以及采样时间按由摆角方程的余弦函数形式推出的公式(I)计算出当前机器人的振幅A :2.根据权利要求I所述基于模糊逻辑与速度转换的电缆隧道机器人防摆控制方法，其特征在于，所述步骤4)中机器人的振幅A到达摆动最低位置时速度的增量V如式(2)所示全文摘要本专利技术公开了属于高压输电的安全防控
的一种，具体说是针对一类单悬臂隧道机器人在多坡度轨道上运行采用模糊控制法与速度转换法相结合的混杂控制方法。对平面轨道部分和斜坡轨道部分的摆动加以控制，其中模糊控制法用于平面轨道部分的防摆控制，速度转换控制法则用于斜坡部分的防摆控制。该控制方法是集结合平面轨道控制与斜坡轨道控制、结合了开环控制和闭环控制方法与一身的防摆混杂控制方法，能够准确的判断机器人所在位置状态，迅速作出控制决策，有效控制机器人摆角，消除余角。该方法克服了防摆控制环境单一的局限性，将隧道巡检机器人的应用推广到更复杂的环境中。文档编号G05B13/02GK102890448SQ201210367180公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日专利技术者吴华, 孟伶智, 杨国田, 柳长安, 刘春阳 申请人:华北电力大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模糊逻辑与速度转换结合的电缆隧道巡检机器人防摆方法，其特征在于，将机器人在平面轨道和斜坡轨道两部分控制有机的结合在一起的混杂控制方法；所述混杂控制方法是采用模糊控制法与速度转换法相结合对平面轨道部分和斜坡轨道部分的摆动加以控制，将模糊控制用于平面轨道部分的防摆控制，保证占据了大部分运动过程的平面轨道的稳定性；由于爬坡对电机转矩要求较高，防摆控制需要大阻尼和相应速度快的因素，因而轨道斜坡部分的防摆控制选择速度转换控制，所述电缆隧道机器人防摆控制包括以下步骤：1）通过机器人机身所携带的陀螺仪传感器实时检测机器人悬臂当前偏离竖直方向的摆角θ，规定摆角沿运动方向为正是上坡，与运动方向相反为负是下坡；2）陀螺仪传感器将该摆角值反馈给滤波器；3）采样器以间隔小于等于1s的采样周期对滤波器输出的摆角值进行采样；4）处理器将输入的每两个相邻的采样值以及采样时间按由摆角方程的余弦函数形式推出的公式？(1)？计算出当前机器人的振幅A：A=12[(θ(t1)-θ(t2))2sin2(-ωT/2)+(θ(t1)+θ(t2))2cos2(-ωT/2)]1/2---(1)其中T=t1？t2为采样时间，,θ(t1)、θ(t2)分别为t1、t2时刻的摆角值；5）将步骤4）所得振幅与临界振幅值进行比较，如果其值大于临界值，则判断机器人处于轨道斜坡位置；如果其值小于临界值，则判断机器人处于轨道平面位置：6）当机器人处于轨道斜坡位置时，再根据当前摆角的正负性判断机器人是处于上坡还是下坡。若当前摆角为正，则机器人处于上坡位置，若当前摆角为负， 则机器人处于下坡位置，分别采取相应的速度转换进行控制；7）当机器人处于轨道平面位置时，采用模糊控制法控制，根据反馈的摆角和速度值，并按照模糊规则推理得出所需的驱动力，施加到动力系统上。FDA0000220457272.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华，孟伶智，杨国田，柳长安，刘春阳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：