除冰机器人磁力矩驱动除冰方法建模与仿真.pdf

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1、第34卷第4期计算机仿真2017年04月文章编号：1006—9348(2017)04一0356—06除冰机器人磁力矩驱动除冰方法建模与仿真徐显金，王云龙，杨小俊，吴龙辉(湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉430068)摘要：为除掉高压线路覆冰和针对电机驱动的除冰机器人体型笨重而导致增加高压线负荷和增大能耗损失的问题，首次提出一种取代电机驱动除冰装置的磁力矩驱动方法：利用载流线圈在高压直流磁场中受到的安培力力矩作为旋转驱动，驱动除冰装置实现除冰。通过分析高压直流输电线路周围的磁场特性和满足机器人磁力矩驱动要求建立了实现磁力矩驱动的物理模型，对磁力矩进行

2、了理论计算并分析了磁力矩与物理模型参数之间的关系；利用软件对磁力矩驱动模型进行仿真，将磁力矩的仿真结果与理论计算值进行比较分析，结果表明，提出的磁力矩驱动物理模型正确有效。关键词：高压直流；除冰机器人；除冰刀；磁力矩驱动；建模；仿真中图分类号：7I说42文献标识码：BModelingandSimulationofDeicingMethodofMagneticTorqueDri订ngforDeicingRobotXUXian—jin，WANGYun—long，YANGXiao—jun，WULong—hui(MechanicalEngineering，H

3、ubeiUniversityofTechnology，WuhanHubei430068，China)ABSTRACT：Tbgetridoficeonhigh—voItagelinesandthepmblemsofever—incI℃asingloadofthehigh—voltagelinesandtheenergylossbecausethatthemotordrivenrobotframeistooheavy，anewmethodofreplacingthedriveofmotorisproposedforthefirsttime．Theampe

4、retorqueinthemagneticfieldproducedbyHigh—voltageDirectCuⅡ芑nt(HVDC)wasusedastherotarydrive，drivingthedeicingmechanismtoremoveice．ThephysicalmodelwasestablishedbyanalyzingthemagneticpmpertiesamundtheHVDCtransmissionlinesandthedemandformagnetictorqueoftherobot．Magnetictorquewasthe

5、oreticallycalculatedandtherelationshipwasanalyzedbetweenitandthemodelparameters．Aftercomp撕sonsandanalysesbetweenthemagnetictorquecalculatedtheoreticallyandthesimu-lationusingsoftware，theresultstumoutthatthepmposedmethodofdrivesystemofmagnetictorqueiscorrectande￡ficient．KEYWoRDS

6、：HVDC；Deicingrobot；Deicingcutter；Magnetictorquedrive；Modeling；simulation1引言我国大多数地区，由于天气寒冷的原因，高压线表面会结冰，高压线表面覆冰会导致高压线断裂等问题，影响社会生产及人们的生活⋯。除冰方法拉1主要有热力融冰法，机械除冰法，自然除冰法，机器人除冰法。国内外，对于除冰机器人的研究报告较少，加拿大魁北克水电研究于与2000年开始研制的“neROVer-3“1遥控小车的除冰机器人，该机器人用于除去高压线路上的积冰。“neROVer经过改造升级基金项目：国家自然科学基金面

7、上项目(61375092)；2015湖北省科技支撑计划项目(2015BAAoll)收稿日期：2016一05—11修回日期：2016一06—03—356一后垆o，除冰能力增强。山东科技大学研制的除冰机器人∞1，应运4杆机构实现除冰，吉林大学研制的由电机驱动的除冰机器人o“，电机经传动系统驱动除冰轮除冰。北京邮电大学研发设计的由电机驱动的除冰机器人18o，运用2个固定压轮和2个推动压轮的配合夹紧高压线，然后运用旋转刀具破除高压线路上的冰。与传统电机驱动方法不同，本文利用高压直流导线周围的磁场，合理的布置通电线圈的位置，将线圈受到的安培力作为驱动除冰刀旋转

8、的驱动力，建立实现这种磁力矩旋转驱动的物理模型，并结合选定的模型参数进行仿真，通过仿真验证模型的正确性。控制