مدلسازي ديناميكي و كنترل يك ربات پاك‌ كننده براي مزارع خورشيدي

Dynamic modeling and control of cleaning robot for agro-photovoltaic

در اين مقاله به معرفي و مدلسازي ديناميكي و كنترل يك ربات پايه متحرك براي پاك‌كردن صفحات فتوولتائيك مزارع خورشيدي پرداخته مي‌شود. با توجه به قرارگيري صفحات فتوولتائيك در محيط‌هايي كه عمليات كشاورزي در آن‌ها انجام مي‌شود، همواره مشكل تجمع گرد و خاك بر روي سطح صفحات فتوولتائيك، منجر به كاهش بازده انرژي مي‌گردد. به همين دليل و با توجه به موقعيت قرارگيري صفحات فتوولتائيك بايستي به صورت دوره‌اي در زمان‌هاي معين به پاك‌كردن اين صفحات پرداخته شود. براي پاك‌كردن صفحات فتوولتائيك مي‌توان از ربات‌هاي خودكار پاك‌كننده استفاده نمود. براي جابجاكردن ربات پاك‌كننده بين رديف‌هاي صفحات فتوولتائيك در مزارع خورشيدي، از يك ربات متحرك براي جابه‌جايي استفاده مي‌گردد. در اين طرح، پايه متحرك ربات به يك بازوي ساده مجهز شده است تا بتواند پاك‌كننده را در بين رديف‌هاي مختلف جابه‌جا نمايد. اين امر باعث مي‌شود تا براي پاك‌كردن صفحات فتوولتائيك يك نيروگاه از يك سيستم خودكار بهره جست و بر خلاف طرح‌هاي موجود نيازي به استفاده از يك ربات براي هر رديف نمي‌باشد. بنابراين، ضمن معرفي اين سيستم رباتيك، و به عنوان بخشي از تحليل و طراحي اوليه، به مدلسازي ديناميكي و كنترل آن پرداخته مي‌شود. در پايان، مزايا و معايب هر روش براي ربات طراحي‌شده در انجام عمليات پاك‌كردن صفحات فتوولتائيك بررسي مي‌گردد.

In this paper, modeling and control of a robotic carrier for the cleaning system of solar farms are presented. Since solar panels are placed in natural environments, there is always a problem of dust accumulation on the panels, which results in absorbed energy reduction. Hence, robotic cleaners can be used for solar panels. For relocation of the cleaning robot between solar panel rows, an automated carrier mechanism is required. Hence, a robotic system for cleaner displacement is introduced, and its dynamics modeling and control are presented. The robot kinetics and kinematics models have been derived and validated by ADAMS software. Hence, kinetics and kinematics model-based controllers are introduced for robot motion control. Using the kinetics model, a computed torque method controller is designed and simulated. For less computational effort, a transposed Jacobian controller is designed, using the kinematics model. Finally, to increase control performance, an modified transposed Jacobian controller is also designed. The desired trajectory is designed for the robot. Finally, for software verification and analysis, the controllers are simulated, using co-simulation of MATLAB Simulink and ADAMS model. The simulation results show the satisfactory performance of the controllers and can be used for further design analysis of the prototype.