管道机器人智能电缆绞盘控制系统的研究

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随着管道检测技术的发展,管道机器人的研究和应用越来越多,对管道机器人的智能化水平也提出了更高的要求。对于有缆管道机器人,其电缆收放线系统是影响管道机器人智能化的重要因素。因此,本文设计一种智能化的电缆绞盘系统,采用上下位机的控制模式,控制箱通过RS485与绞盘进行通信,控制绞盘根据爬行器的运动速度,自动调节自身的收放线速度,实现绞盘和爬行器的同步运行。  本论文在“CCTV(Closed-Circuit Television)排水管道检测机器人”项目的支持下,完成了以下工作:  1、制定管道机器人智能电缆绞盘控制系统的总体设计方案:在所依托的管道机器人整体系统的基础上,设计了以控制箱为上位机,绞盘为下位机的通信系统;制定了RS485通信协议,并对通信可靠性设计进行了探讨。  2、分析绞盘的张力控制系统,建立模糊张力控制系统的模型,研究模糊控制在张力系统中的应用,结果表明运用模糊控制算法可以实现绞盘系统的恒张力控制。  3、设计利用驱动器来控制电机实现恒张力的方案:通过分析电机控制原理,对电机和驱动器进行选型;介绍了驱动器和电机的实际连接方法,并提出了串口扩展的设计方案,解决了串口资源不足的问题。  4、设计了绞盘系统的硬件电路,包括RS485通信模块的设计、串口扩展电路模块的设计、按键电路模块的设计以及其它外围电路模块的设计;在ICCAVR软件平台上,进行了绞盘控制系统的软件设计,并分别绘制了各个模块的软件设计流程图。  5、进行了管道机器人绞盘系统的调试和性能试验:经过调试试验,为进一步的性能试验打下了基础;设计实施绞盘系统的性能试验,记录实验数据,通过分析验证了所设计的绞盘系统的可行性和可靠性,达到了预期的效果。
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