光伏板清洗机器人自适应清洁控制

获奖团队介绍

学校：江苏大学
指导教师：陈山、姬伟
团队成员：王轶颖、赵民扬、李旭

案例背景

在全球能源结构向低碳化转型背景下，中国光伏发电装机容量持续稳居全球首位，产业发展重心已从"增量扩张"转向"存量运维提质"。

光伏组件长期暴露于室外，易被灰尘、鸟粪等污染物遮挡，导致发电效率显著衰减（自然积尘6个月可下降65.8%）。定期清洁可使发电效率提升9.8%-50%，是保障电站收益的关键举措。

现有龙门式清洗机器人存在控制精度不足、工况适配性欠佳等技术瓶颈，本项目针对光伏板不同区域污染程度差异大的痛点，研发自适应清洁控制系统。

技术路线

采用"机械建模-控制设计-联合仿真-性能验证"的总体技术框架，依托Syslab 2025b与Sysplorer 2025b两大平台协同，通过标准化双向数据接口实现机械主体子系统与信号控制子系统的联动，构建完整的"设计-仿真-验证"闭环。

关键技术：

• 分层模块化建模：将系统拆解为机械主体与信号控制两大子系统，各子系统进一步细化为功能单元，降低建模复杂度
• 多档位分段控制：设计五阶段分段控制策略，结合高速、中速、低速三种清洁档位，实现精细化管控
• 巴特沃斯低通滤波：有效滤除控制信号高频干扰，相位延迟控制在50ms以内，提升系统运行稳定性
• 跨平台协同仿真：依托原生双向数据接口，实现机械动力学与控制算法的一体化仿真，开发效率提升40%以上

核心功能

五阶段分段控制策略

将单次完整清洁周期划分为五个逻辑递进的控制阶段，有效降低系统冲击载荷，提升多机构协同运行一致性：

1. 机构启动预稳定阶段（0.0s-0.5s）：支架平移、齿轮旋转同步线性上升，软启动空载预稳定
2. 待清洗稳态阶段（0.5s-2.0s）：维持恒定参数运行，完成机械状态预同步
3. 清洗作业切入阶段（2.0s-2.5s）：滚刷转速阶跃上升至额定值，传动系统先稳、清洁机构后启
4. 持续原地清洗阶段（2.5s-6.5s）：三大机构维持额定参数稳定运行，占总周期57%
5. 同步平稳停机阶段（6.5s-7.0s）：三路控制信号同步线性降速至0，避免应力集中

三档自适应清洁模式

针对不同污染程度的光伏板，通过调节滚刷转速实现自适应清洁：

版本说明

V0.0.1，2026-06-23 11:51

• 初始版本

使用许可

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