冷凝器清洗机器人轨迹跟踪的滑模控制方法研究

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1、摘要冷凝器是电力、化工、机械等行业的大型换热设备，是火力发电厂的主要辅助设备之一，它在汽轮机装置的热力循环中起冷源的作用，其工作性能好坏将直接影响整个汽轮机组的经济性和安全性。然而在工作过程中总会在冷凝管内产生一些污垢，这些污垢将产生一系列危害。针对该问题，产生了许多除垢的方法，冷凝器清洗机器人技术是近年来国内提出的清洗除垢新技术。本文以固定式二关节冷凝器清洗机器人为主要研究对象，着重研究了它的轨迹跟踪滑模控制方法：论文首先分析了冷凝器污垢产生的原因以及带来的危害，总结各种常用的除垢的方法的优点和不足。回顾了机器人轨迹

2、跟踪的控制方法的研究现状。其次，对研究对象固定式二关节冷凝器清洗机器人，给出具体结构，数学模型以及要用相关的数学知识。详细介绍了滑模变结构控制的原理，特征。然后针对机器人工作过程中出现的不确定性因素，用滑模控制方法进行了控制器设计。常规滑模控制中抖振比较严重，针对该问题，设计了一种神经网络滑模控制器。采用RBF：神经网络对机器人的非线性模型进行估计，消除模型误差，有效的减弱了抖振。在神经网络滑模控制中，增益值都是保守估计值，为了保持控制系统稳定，快速且能到达滑模状态，一般取值较大，但取值过大可能也会引起系统的抖振。因此

3、在其基础上进行了改进，用自适应模糊控制来调整滑模增益，补偿神经网络误差和外加扰动，降低了抖振。双环控制对于位置和速度跟踪有很好的效果，文中设计了一种双环积分神经网络滑模控制器，将外界扰动视为系统不确定项的一部分，和系统本身的不确定项一起，用神经网络来自适应逼近，减小不确定性对系统的影响。最后为了验证提出算法的有效性，用MATLAB分别进行仿真，其结果表明：其算法是有效、可行的。关键词：冷凝器清洗机器人；轨迹跟踪；滑模控制；自适应神经网络模糊滑模控制；双环积分神经网络滑模控制；AbstractCondenserisala

4、rgeheattransferequipmentinthepower,chemical，machineryandotherindustries．ItisoneofthekeyequipmentsinthermalpowerplantandItisthecoldsourceofthethermodynamiccycleofthelargesteamturbine．Goodorbadperformanceofitsworkwilldirectlyaffecttheeconomicsandsafetyoftheentires

5、teamturbine．However，inthecourseoftheirworkwillalwayshavesomefoulinginsidethecondenser,whichwillproduceaseriesofharm．Tosolvetheproblem，therearesomefoulingcleaningmethods．Inrecentyears，Condensercleaningrobotisthenewtechnologyofdomesticwhichisproposed．Inthispaper，t

6、wojointsfixedcondensercleaningrobotisasthemainobjectofstudy,itstrajectorytrackingmethodofslidingmodecontrolmethodhasbeenstudied：Firstly，thecauseoffoulingaccumulationandtheinfluenceonheattransferperformanceofcondenserisinvestigating．Thentheadvantagesanddisadvanta

7、gesofgeneralfoulingcleaningmethodsaresummarized．Thepaperreviewthestatusofcontrolmethodfortrajectorytrackingofrobot．Secondly,thepaperintroducethestructureofcondensercleaningrobot，itsmathematicalmodelsandknowledgeoftherelevantmathematicalisgiven．Describedindetailt

8、heprincipleofslidingmodevariablestructurecontrol，characteristics．Slidingmodecontrollerisdesigntosolvetheproblemofuncertaintieswhichareappearedintheprocessofrobotwork．