[发明专利]一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统及方法

权利要求书

1.一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统，用于实现绝缘子机器人用多爪驱动电机的同步控制，其特征在于：所述系统包括了单片机、三个步进电机驱动器、三个步进电机、三个编码器，所述单片机电性连接于不同的三个步进电机驱动器，所述三个不同的步进电机驱动器分别与不同的三个步进电机相连，电机驱动器用于控制步进电机的速度，三个步进电机又分别与三个编码器相连，三个编码器又与单片机相连。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统，其特征在于：所述编码器能够测量步进电机的转速，并且编码器的反馈信号为模拟量信号。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统，其特征在于：所述单片机上设置有PWM输出模块和模拟量/数字量转换模块。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统，其特征在于：所述单片机上设置有PID控制器，用于控制单片机输出PWM，从而控制步进电机的速度变化。

5.一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制方法，用于实现绝缘子机器人用多爪驱动电机的同步控制，其特征在于：其具体步骤为：

S1、设定绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制系统的初速度为V_o；

S2、单片机根据初始速度V_o数字量通过PWM输出模块产生三个相同的PWM，输出给三个步进电机驱动器，从而控制三个步进电机的速度；

S3、三个步进电机的运转速度又分别通过三个编码器转换，将三个步进电机的速度转换成三个模拟量信号；

S4、三个模拟量信号在通过单片机的模拟量/数字量转换模块转换下，将获得的模拟量信号转化成数字量；

S5、三个数字量信号分别通过三个PID控制器，得到不同的控制量，从而控制输出的三个PWM的占空比，得到三个PWM，输出给三个步进电机驱动器，从而控制三个步进电机的速度改变，保证三个步进电机的速度保持同步。

6.根据权利要求5所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制方法，其特征在于：步骤S5中PID控制器中PID的控制公式如下：

u＝K_p·(V₀-V_k)+K_i·(2V₀-V_k-V_k-1)+K_d·(V_k-1-V_k)；

其中，K_p、K_i和K_d分别为比例系数、积分系数和微分系数；V₀是初始的设定速度；V_k和V_k-1是第k次、第k-1次测得的实际速度，k的取值为：k＝1,2,3,4......；u是PID控制算法处理之后的占空比修正参数。

7.根据权利要求5所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制方法，其特征在于：假设在电机转动过程中最大电机转动速度和最小电机转动速度级差超过1.5时，PID控制器在计算占空比修正参数时，会修正转速最大的电机和转速最小的电机的K_p、K_i和K_d的数值。

8.根据权利要求6所述的一种绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制方法，其特征在于：PWM占空比修改公式如下：

其中，P_PWM为实际输出的占空比。