水下机器人推进器控制系统PWM及电流信号降噪方法

殷宝吉, 周佳惠, 唐文献, 董亚鹏

水下机器人推进器控制系统PWM及电流信号降噪方法

殷宝吉1, 2, 3, 周佳惠1, 2, 唐文献1, 2, 董亚鹏1, 2

(1. 江苏科技大学 机械工程学院, 江苏 镇江, 212003; 2. 江苏科技大学 江苏省船海机械先进制造及工艺重点实验室, 江苏 镇江, 212003; 3. 哈尔滨工程大学 水下机器人技术重点实验室, 黑龙江 哈尔滨, 150001)

针对水下机器人推进器控制及其运行状态监测问题, 研究了推进器控制系统脉冲宽度调制(PWM)信号及电流信号降噪方法。针对基于典型串联接地方式建立的推进器控制电路中, PWM信号的纹波幅值及占空比波动都较大的问题, 设计了一种冗余接地电路, 该电路在主控中央处理器和模拟转脉冲宽度调制模块之间单独增加一条地线, 以避免信号受到电源地线的干扰。针对推进器工作电流信号数据中噪声干扰较强, 以及基于小波分解降噪后电流数据与真实电流数据的误差仍然较大的问题, 提出了一种基于小波分解和七点滑移平均交叉耦合的耦合降噪方法。水池试验结果表明, 冗余接地电路与典型串联接地电路相比, 具有更小的纹波幅值和占空比波动; 利用所提耦合降噪方法的电流数据与原始电流数据和小波分解降噪后电流数据相比, 与真实电流数据的误差更小。试验结果验证了上述方法的有效性。

水下机器人; 推进器; 控制电路; 脉冲宽度调制信号; 电流信号; 降噪

0 引言

水下机器人在海洋资源开发、海洋工程检测、海洋环境监测等领域得到了广泛的应用[1]。……