太陽能風(fēng)帆驅(qū)動的機(jī)器人動力學(xué)建模與控制.pdf

1、目前，機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在軍事、搶險救援、外太空探測等領(lǐng)域，但由于機(jī)器人的動力能源主要為電能和石化燃料等，因此，機(jī)器人的行駛范圍和運行時間受到嚴(yán)重的限制。然而太陽能和風(fēng)能在地球上和外太空中資源豐富，如果將兩者結(jié)合起來為機(jī)器人提供動力將使機(jī)器人的使用范圍變得更廣。本文主要對太陽能風(fēng)帆驅(qū)動的機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　首先，本文對太陽能電池的基本工作原理進(jìn)行了說明，并對太陽能電池和風(fēng)帆的種類及特點進(jìn)行了總結(jié)，選擇非晶硅柔性薄膜

2、太陽能電池和層流型矩形翼帆進(jìn)行結(jié)合；為了確定太陽能電池的功率，對太陽光輻射模型進(jìn)行了分析，同時對太陽能電池向蓄電池充電的方式進(jìn)行了研究。
　　其次，為了減小風(fēng)帆的轉(zhuǎn)動、光照和溫度的變化等對太陽能電池輸出功率的影響，最大限度地利用太陽能電池的發(fā)電量，本文設(shè)計了以傳統(tǒng)的電導(dǎo)增量法為基礎(chǔ)的模糊控制器完成對電池的最大功率點跟蹤。與傳統(tǒng)的擾動觀察法和電導(dǎo)增量法相比該控制器尋找最大功率點的速度更快，跟蹤精度更高，同時輸出的電壓和電流的波動更小

3、。
　　最后，本文在分析風(fēng)帆動力特性的基礎(chǔ)上，采用牛頓-歐拉公式法建立了風(fēng)帆驅(qū)動的三輪移動機(jī)器人的動力學(xué)模型，并著重分析了機(jī)器人的轉(zhuǎn)向動力學(xué)模型，該模型與機(jī)器人的前進(jìn)速度有關(guān)，而風(fēng)帆驅(qū)動的機(jī)器人的速度又與風(fēng)速、風(fēng)向有關(guān)，所以該機(jī)器人系統(tǒng)是一個時變的復(fù)雜系統(tǒng)。在對風(fēng)帆驅(qū)動的機(jī)器人進(jìn)行控制時，將風(fēng)帆的轉(zhuǎn)動和機(jī)器人的航向分別進(jìn)行獨立控制，采用模糊控制器完成對風(fēng)帆的控制，采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法完成對PID控制器參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)對機(jī)器人的