CN106452204B - 智能扫雪机器人直线行走控制方法 - Google Patents

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    • H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
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Abstract

本发明公开了一种智能扫雪机器人直线行走控制方法，包括：根据获得电枢电压ua，通过霍尔传感器测量电机的转速n，得到转速n与设定转速的误差，并根据自适应算法得到输出电压的值：ua＝‑(kp1+Δkp1)E；以及根据输出电压的值控制电机的电枢电压改变电机的转速。本发明采用自适应PI控制方法对扫雪机器人的左右履带的驱动电机进行调速，让其两边履带驱动电机的速度相同，从而达到控制智能扫雪机器人直线行走的目的，实现了在电机粘滞摩擦系数、电势常数等部分参数未知的情况下，对PI参数进行自整定，以达到所需要的控制效果。

Description

智能扫雪机器人直线行走控制方法
技术领域
本发明涉及智能扫雪机器人技术领域，特别涉及一种智能扫雪机器人的行走控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，智能家用机器人的应用越来越广泛，而且具有非常广泛的市场前景，传统的扫雪方式主要是以人工控制半自动扫雪机进行，这种扫雪方式效率较低，对人身体的伤害较大，而且成本较高。智能扫雪机器人能够自主运行清扫房屋前的道路的某一区域，在降低成本的同时，大大提高了扫雪效率。
智能扫雪机器人采用的是直流电机驱动履带行走，控制智能扫雪机器人的行走是智能扫雪机器人能够自主运行的前提。根据直流电机的特征可知，通过改变直流电机的电压，即可改变电机的转速，使驱动扫雪机器人两边履带的电机的转速相同，从而能达到控制智能扫雪机器人直线行走的目的。但是，在实际操作中可能会存在电机部分参数未知的情况，如何在电机部分参数未知情况下控制扫雪机器人直线行走，是函待解决的一项技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种智能扫雪机器人直线行走控制方法，以实现在电机粘滞摩擦系数、电机电势常数未知的情况下，控制扫雪机器人直线行走。
本发明智能扫雪机器人直线行走控制方法，包括以下步骤：
1)根据：获得电枢电压ua，其中：ia为电枢电流，Ra为电枢回路电阻，la为电枢回路电感，e为电机电枢反电动势；其中e1＝cen，ce为电机的电势常数，n为电机转速；
再结合方程：
TL＝Cmial，Te＝Cmia，其中：J为电机的转动惯量，λ为电机的粘滞摩擦系数，TL为电机的负载转矩，Te为电机的电磁转矩，Cm为电机的转矩常数，ial为对应于负载转矩的负载电流；
得到：
其中：J，Cm，Ra是已知参数；因为是有界的，所以令D(*)是一个干扰项，由于电机的粘滞摩擦系数λ和电势常数ce的值未知，所以令 F(*)为未知项，进而得到：其中，
2)通过霍尔传感器测量电机的转速n，得到转速n与设定转速的误差：e＝n-n*，其中：n*是设定转速；
3)根据自适应算法得到并假设一个辅助函数：其中ε是设定的参数，令则有L(*)≤aφ，其中：φ＝|n|+1，a＝max{F,|H|}；
根据自适应算法得到输出电压的值：ua＝-(kp1+Δkp1)E，其中，kp1是自己设定的常数，取其中：是的估计值，C1是设定的常数；
4)根据输出电压的值：ua＝-(kp1+Δkp1)E控制电机的电枢电压，改变电机的转速n，使驱动扫雪机器人两边履带的电机的转速相同。
本发明的有益效果：
本发明智能扫雪机器人直线行走控制方法，采用自适应PI控制方法对扫雪机器人的左右履带的驱动电机进行调速，让其两边履带驱动电机的速度相同，从而达到控制智能扫雪机器人直线行走的目的，实现了在电机粘滞摩擦系数、电势常数部分参数未知的情况下，对PI参数进行自整定，以达到所需要的控制效果。
附图说明
图1为直流电机的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本实施例智能扫雪机器人直线行走控制方法，包括以下步骤：
1)根据：获得电枢电压ua，其中：ia为电枢电流，Ra为电枢回路电阻，la为电枢回路电感，e为电机电枢反电动势；其中e1＝cen，ce为电机的电势常数，n为电机转速；
再结合方程：
TL＝Cmial，Te＝Cmia，其中：J为电机的转动惯量，λ为电机的粘滞摩擦系数，TL为电机的负载转矩，Te为电机的电磁转矩，Cm为电机的转矩常数，ial为对应于负载转矩的负载电流；
得到：
其中：J，Cm，Ra是已知参数；因为是有界的，所以令D(*)是一个干扰项，由于电机的粘滞摩擦系数λ和电势常数ce的值未知，所以令 F(*)为未知项，进而得到：其中，
2)通过霍尔传感器测量电机的转速n，得到转速n与设定转速的误差：e＝n-n*，其中：n*是设定转速；
3)根据自适应算法得到并假设一个辅助函数：其中ε是设定的参数，令则有L(*)≤aφ，其中：φ＝|n|+1，a＝max{F,|H|}；
根据自适应算法得到输出电压的值：ua＝-(kp1+Δkp1)E，其中，kp1是自己设定的常数，取其中：是的估计值，C1是设定的常数；
4)根据输出电压的值：ua＝-(kp1+Δkp1)E控制电机的电枢电压，改变电机的转速n，使驱动扫雪机器人两边履带的电机的转速相同。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.智能扫雪机器人直线行走控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据：获得电枢电压ua，其中：ia为电枢电流，Ra为电枢回路电阻，la为电枢回路电感，e1为电机电枢反电动势；其中e1＝cen，ce为电机的电势常数，n为电机转速；
再结合方程：
TL＝Cmial，Te＝Cmia，其中：J为电机的转动惯量，λ为电机的粘滞摩擦系数，TL为电机的负载转矩，Te为电机的电磁转矩，Cm为电机的转矩常数，ial为对应于负载转矩的负载电流；
得到：其中：J，Cm，Ra是已知参数；因为是有界的，所以令D(*)是一个干扰项，由于电机的粘滞摩擦系数λ和电势常数ce的值未知，所以令 F(*)为未知项，进而得到：其中，
2)通过霍尔传感器测量电机的转速n，得到转速n与设定转速的误差：e＝n-n*，其中：n*是设定转速；
3)根据自适应算法得到并假设一个辅助函数：其中ε是设定的参数，令则有L(*)≤aφ，其中：φ＝|n|+1，a＝max{F,|H|}；
根据自适应算法得到输出电压的值：其中，kp1是自己设定的常数，取其中：是的估计值，C1是设定的常数，r是设定的常数；
4)根据输出电压的值：控制电机的电枢电压，改变电机的转速n，使驱动扫雪机器人两边履带的电机的转速相同。
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