光伏组件清扫机器人运动控制系统设计与研究

摘要

目前，光伏组件被广泛应用于光伏发电行业。在实际的应用中，空气中的灰尘会不断的沉积在光伏组件的表面，大大降低了光伏组件的发电效率。因此，需要对太阳能电池板表面的积灰进行定期的清扫。现在主流的清洁方式为人工清洁，清洁的成本比较高。
　　针对上述情况，多家研究机构已经设计出了相应的太阳能电池板清扫装置，来解决光伏组件表面积灰清洁的问题。但是，仍然存在一些问题:清扫效率较低，清扫效果不理想，环境适应能力差，不能实现完全自动的清扫过程等。本课题充分地分析了上述问题，并设计出了一款光伏组件清扫机器人。该机器人控制系统的优势在于:清洁效率高，环境适应能力强，能够实现全自动的清扫过程。本文首先根据清扫机器人需要完成的任务，进行了样机的概念设计。其次，根据功能要求，对涉及到的元器件进行选型、采购，搭建出基于PLC控制器的清扫机器人的硬件电路部分。再对清扫机器人进行软件方面的设计，包括清扫机器人正常清扫程序、故障处理程序和差速调节算法等。最后，在模拟现场环境下进行了实验研究。
　　在模拟现场环境下的实验过程中，发现了一些问题。并在解决问题的过程中，对清扫机器人运动控制系统进行了不断地改进和优化。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．2 国内外研究现状与发展趋势

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 发展趋势

1．3 主要研究内容及创新点分析

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 创新点分析

1．3．3 本文的章节划分

1．4 本章小结

2 清扫机器人概念设计

2．1 控制系统设计要求

2．2 机器人本体结构设计

2．2．1 矩形框架

2．2．2 行走机构

2．2．3 绞缆机构

2．2．4 清扫机构

2．2．5 辅助机构

2．3 本章小结

3 运动控制系统硬件设计

3．2 主要元器件介绍及选型

3．2．1 PLC的基本介绍

3．1．2 PLC选型

3．1．3 直流伺服电机

3．1．4 直流步进电机

3．1．5 传感器

3．1．6 编码器

3．1．7 其他元器件

3．2 电气原理接线图设计

3．2．1 PLC输入／输出点数

3．2．2 PLC控制器I／O接线原理图

3．2．3 行走电机接线原理图

3．2．4 绞缆电机接线原理图

3．2．5 清扫电机接线原理图

3．3 本章小结

4 运动控制系统软件设计

4．1 软件功能设计框架

4．2 控制流程图设计‘

4．2．1 初始化

4．2．2 主程序模块

4．2．3 子程序模块

4．3 差速调节算法

4．4 本章小结

5 运动控制系统调试与实验

5．1 参数设定

5．1．1 行走电机参数设定

5．1．2 绞缆电机参数设定

5．1．3 清扫电机参数设定

5．2 整体调试

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢