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《中南大学》 2008年
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深海作业型机器人防滑控制研究

韩冷飞  
【摘要】: 深海作业型机器人是一种在水深5000~6000米海底采集多金属结核的自主行走履带车辆,其防滑控制是整个深海采矿系统的关键技术。机器人工作在剪切强度较弱且随机变化的深海“稀软底”,与同类陆地履带车辆相比,更易产生打滑,严重时将深陷入沉积物中,丧失作业行走能力。因此,对其行走进行防滑控制,保障深海作业机器人行驶的安全性成为一个亟待解决的问题。 在深入分析了海底泥土力学特性基础上,根据机器人本身的结构特点和物理学原理,在进行了一系列有利于简化问题分析与研究的假设之后建立了深海作业机器人的动力学模型和液压驱动系统模型。接下来本文在分析了履带防滑控制原理的基础上,揭示了滑转率与附着条件的关系,然后综合深海作业机器人模型建立了以滑转率控制为目标的防滑控制系统。本文应用趋近律方法削弱滑模变结构控制固有的抖振现象。最佳滑转率的辨识技术是控制的基础,本文应用的基于附着系数和滑转率曲线形状的辨识方法可以通过马达转矩和履带角加速度得到最佳滑转率值。 通过MATLAB/Simulink软件对所设计的系统进行仿真。仿真结果表明,控制系统能够根据不同的海底行走情况预测最佳滑转率并将实际滑转率控制在最佳值附近,同时驱动力矩的变化也比较平稳,能够保证深海机器人行走过程的安全性要求。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP242

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