專利名稱：模糊邏輯與速度轉換結合的電纜隧道巡檢機器人防擺方法
技術領域：
本發明屬于高壓輸電的安全防控技術領域，特別涉及一種模糊邏輯與速度轉換結合的電纜隧道巡檢機器人防擺方法，具體說是針對在多坡度軌道上運行的巡檢機器人的防擺混雜控制方法。
背景技術：
隨著地下輸電技術的發展，許多城市建造了供高壓電傳輸的電纜隧道。為了保證傳輸系統安全，減小輸電故障的幾率以降低維護成本，作為集成自動化、機械、人工智能、計算機等高新尖端科技的隧道巡檢機器人技術無疑是當今主流的發展方向。隧道巡檢機器人應當具有較好的移動性和靈活性。本發明針對一類單懸臂隧道機器人，它們通過一個懸臂懸掛于軌道上，隨機身配備有攝像頭、傳感器等設備，并通過電機控制頂部軌道的輪胎運動，進而控制機器人運動。該類機器人在運行過程中，機身由于慣性作用會隨電機的加速和減速以及軌道的坡度而擺動，機身的震動可能造成攝像設備的光學失焦、模糊、噪點等問題，進而對機器人在巡檢電力線、監控故障過程中的準確性產生很大影響。因此，機器人的防擺控制方法是當前主要研究技術之一。

發明內容
本發明的目的是提供一種模糊邏輯與速度轉換結合的電纜隧道巡檢機器人防擺方法，其特征在于，將機器人在平面軌道和斜坡軌道兩部分控制有機的結合在一起的混雜控制方法；所述混雜控制方法是采用模糊控制法與速度轉換法相結合對平面軌道部分和斜坡軌道部分的擺動加以控制，將模糊控制用于平面軌道部分的防擺控制，保證占據了大部分運動過程的平面軌道的穩定性；由于爬坡對電機轉矩要求較高，防擺控制需要大阻尼和相應速度快的因素，因而軌道斜坡部分的防擺控制選擇速度轉換控制，所述電纜隧道巡檢機器人防擺方法包括以下步驟I)通過機器人機身所攜帶的陀螺儀傳感器實時檢測機器人懸臂當前偏離豎直方向的擺角Θ，規定擺角沿運動方向為正是上坡，與運動方向相反為負是下坡；2)陀螺儀傳感器將該擺角值反饋給濾波器；3)采樣器以間隔小于等于Is的采樣周期對濾波器輸出的擺角值進行采樣；4)處理器將輸入的每兩個相鄰的采樣值以及采樣時間按由擺角方程的余弦函數形式推出的公式(I)計算出當前機器人的振幅A :I 丄[(叫),:)): + (叫)+即:))>(I)
2 sirr (- // / 2) cos—(—a/J / 2)其中T=ti-t2為采樣間隔周期時間，ω，Θ (tl)、Θ (t2)分別為t2時刻的擺角值
5)將步驟4)所得振幅與臨界振幅值進行比較，如果其值大于臨界值，則判斷機器人處于軌道斜坡位置；如果其值小于臨界值，則判斷機器人處于軌道平面位置6)當機器人處于軌道斜坡位置時，再根據當前擺角的正負性判斷機器人是處于上坡還是下坡。若當前擺角為正，則機器人處于上坡位置，若當前擺角為負，則機器人處于下坡位置，分別采取相應的速度轉換進行控制；7)當機器人處于軌道平面位置時，采用模糊控制法控制，根據反饋的擺角和速度值，并按照模糊規則推理得出所需的驅動力，施加到動力系統上。所述步驟4)中機器人的振幅A到達擺動最低位置時速度的增量V如式(2)所示
權利要求
1.一種模糊邏輯與速度轉換結合的電纜隧道巡檢機器人防擺方法，其特征在于，將機器人在平面軌道和斜坡軌道兩部分控制有機的結合在一起的混雜控制方法； 所述混雜控制方法是采用模糊控制法與速度轉換法相結合對平面軌道部分和斜坡軌道部分的擺動加以控制，將模糊控制用于平面軌道部分的防擺控制，保證占據了大部分運動過程的平面軌道的穩定性；由于爬坡對電機轉矩要求較高，防擺控制需要大阻尼和相應速度快的因素，因而軌道斜坡部分的防擺控制選擇速度轉換控制，所述電纜隧道機器人防擺控制包括以下步驟 1)通過機器人機身所攜帶的陀螺儀傳感器實時檢測機器人懸臂當前偏離豎直方向的擺角Θ，規定擺角沿運動方向為正是上坡，與運動方向相反為負是下坡； 2)陀螺儀傳感器將該擺角值反饋給濾波器； 3)采樣器以間隔小于等于Is的采樣周期對濾波器輸出的擺角值進行采樣； 4)處理器將輸入的每兩個相鄰的采樣值以及采樣時間按由擺角方程的余弦函數形式推出的公式(I)計算出當前機器人的振幅A :
2.根據權利要求I所述基于模糊邏輯與速度轉換的電纜隧道機器人防擺控制方法，其特征在于，所述步驟4)中機器人的振幅A到達擺動最低位置時速度的增量V如式(2)所示
全文摘要
本發明公開了屬于高壓輸電的安全防控技術領域的一種模糊邏輯與速度轉換結合的電纜隧道巡檢機器人防擺方法，具體說是針對一類單懸臂隧道機器人在多坡度軌道上運行采用模糊控制法與速度轉換法相結合的混雜控制方法。對平面軌道部分和斜坡軌道部分的擺動加以控制，其中模糊控制法用于平面軌道部分的防擺控制，速度轉換控制法則用于斜坡部分的防擺控制。該控制方法是集結合平面軌道控制與斜坡軌道控制、結合了開環控制和閉環控制方法與一身的防擺混雜控制方法，能夠準確的判斷機器人所在位置狀態，迅速作出控制決策，有效控制機器人擺角，消除余角。該方法克服了防擺控制環境單一的局限性，將隧道巡檢機器人的應用推廣到更復雜的環境中。
文檔編號G05B13/02GK102890448SQ201210367180
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者吳華, 孟伶智, 楊國田, 柳長安, 劉春陽 申請人:華北電力大學