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。 【关键词】：光伏组件 清扫机器人 运动控制系统 硬件设计 软件设计
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-20
• 1.1 研究背景与研究意义7-9
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势9-17
• 1.2.1 国内外研究现状9-16
• 1.2.2 发展趋势16-17
• 1.3 主要研究内容及创新点分析17-18
• 1.3.1 主要研究内容17
• 1.3.2 创新点分析17-18
• 1.3.3 本文的章节划分18
• 1.4 本章小结18-20
• 2 清扫机器人概念设计20-25
• 2.1 控制系统设计要求20-21
• 2.2 机器人本体结构设计21-24
• 2.2.1 矩形框架22
• 2.2.2 行走机构22-23
• 2.2.3 绞缆机构23
• 2.2.4 清扫机构23
• 2.2.5 辅助机构23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 运动控制系统硬件设计25-57
• 3.1 主要元器件介绍及选型26-52
• 3.1.1 PLC的基本介绍26-29
• 3.1.2 PLC选型29-40
• 3.1.3 直流伺服电机40-44
• 3.1.4 直流步进电机44-48
• 3.1.5 传感器48-51
• 3.1.6 编码器51
• 3.1.7 其他元器件51-52
• 3.2 电气原理接线图设计52-56
• 3.2.1 PLC输入/输出点数52-53
• 3.2.2 PLC控制器I/O接线原理图53-54
• 3.2.3 行走电机接线原理图54-55
• 3.2.4 绞缆电机接线原理图55
• 3.2.5 清扫电机接线原理图55-56
• 3.3 本章小结56-57
• 4 运动控制系统软件设计57-65
• 4.1 软件功能设计框架57-58
• 4.2 控制流程图设计58-63
• 4.2.1 初始化58-59
• 4.2.2 主程序模块59-61
• 4.2.3 子程序模块61-63
• 4.3 差速调节算法63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5 运动控制系统调试与实验65-67
• 5.1 参数设定65-66
• 5.1.1 行走电机参数设定65
• 5.1.2 绞缆电机参数设定65-66
• 5.1.3 清扫电机参数设定66
• 5.2 整体调试66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-68
• 6.1 工作总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 附录71-74
• 致谢74

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