[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

说明书

本发明提供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，它由单片机、步进电机驱动器、步进电机和编码器组成。其中，步进电机驱动器、步进电机和编码器各有三组。单片机通过控制程序实现三组电机的速度同步控制，最终使得绝缘子机器人能够稳定的攀爬绝缘子。编码器将测得的数据传递给单片机，根据编码器反馈的数据发送控制指令给步进电机驱动器，从而控制步进电机的速度，使得绝缘子攀爬机器人用多爪驱动电机同步控制。该方法控制效果优良，成本较低。

技术领域

本发明涉及电力传动控制技术领域，特别是一种绝缘子机器人用多爪驱动电机同步控制系统及方法。

背景技术

在当今社会采用高压输电进行电能的传输是很普遍的，高压输电线中运用的绝缘子由于长时间处于日晒雨淋的环境中，所以高压绝缘子的清洁和工作情况检查就很必要。高压绝缘子机器人稳定的攀爬就是高压绝缘子机器人工作中的基础。在控制技术上解决三个步进电机的速度同步就是关键。

发明内容

本发明的目的在于针对高压绝缘子机器人电机速度同步控制问题，能够让高压绝缘子机器人的三个电机以相同的速度同方向转动，提供一种绝缘子机器人用多爪驱动电机同步控制系统及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：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，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于三个编码器相连，三个编码器又与单片机相连。

进一步的，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。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。

进一步的，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。

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，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。

进一步的，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。

进一步的，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)；