文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
伸缩式管道机器人动力学建模与控制系统设计
姓名:谢惠祥
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:张志雄
20091101
摘要医疗等多个领域。油田水平井通过扩大油层泄油面积来提高油井产量和开发效益。采油效率具有重要的作用,研制出高水平的水平井测井仪器送进装置对提高测井管道直径的变化,具有小尺寸、大牵引力、模块化的特点。的影响,为伸缩机构的控制系统设计提供参考。件结构框图,重点设计实现了/模块、电机驱动模块、控制模块和离合器驱动模块这四个主要功能模块电路,给出详细电路原理图,制作了澹鞯缏在上述研究的基础上,搭建了水平井管道机器人运动控制系统,分别对单向运动机构和伸缩机构进行了运动控制试验。试验结果表明,所设计的硬件电路成功实现了单向运动机构和伸缩机构的运动控制,验证了管道机器人动力学模型和关键词:管道机器人动力学建模硬件电路设计管道是物质和能源输送的重要工具之一,被广泛应用于核电、煤气、石油、一口水平井成本约为竖直井的两倍,而产量可达竖直井倍,因此水平井开发越来越受到各井石油管道的检测对于提高石油产量和技术有着重要意义。本课题主要针对直径在范围的水平井管道的单向运动机构和伸缩机构分别建立了动力学模型,并完成了管道机器人控制系统的设计,最后对控制系统进行了调试试验,验证了动力学模型和控制系统设计的正确性。主要研究工作包括:提出并介绍了伸缩式水平井管道机器人的单向运动机理和推进原理,该机器人主要由单向运动机构和伸缩机构组成,单向运动机构采用独特的凸轮自锁原理提供推进力,采用丝杠螺母副驱动的平面连杆机构作为支撑结构,适应水平井对单向运动机构进行了等效简化,分别对展开机构和锁止凸轮进行受力分析和计算,建立了从无刷直流电机到滚珠丝杠副,再从展开机构到凸轮的单向运动机构完整动力学模型,并在/肪诚露缘玫降目蛲寄P徒蟹抡妫为单向运动机构的机械结构优化和控制系统设计提供一定依据。分析了伸缩机构简化模型与管道机器人整机系统简化模型的等效关系,得到了伸缩机构完整动力学模型,并在/环境下对得到的框图模型进行仿真,分析整机系统的稳定性,以及运动速度和负载力对管道机器人运动性能从管道机器人控制系统的具体功能需求出发,设计管道机器人控制系统硬模块设计制作完成后,分别进行独立调试通过。控制系统设计的正确性和可行性。国防科学技术大学研究生院硕士学位论文第
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