中國貴陽的CGN（貴州）新能源團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）發(fā)表論文，通過仿真驗(yàn)證了基于多電機(jī)同步與精準(zhǔn)脈寬調(diào)制（PWM）的光伏組件清洗機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)。該方案旨在解決復(fù)雜工況下多電機(jī)不同步導(dǎo)致的機(jī)器人偏航、卡頓及清潔不均等問題。

光伏清洗機(jī)器人依賴多臺電機(jī)協(xié)同完成行走與清潔任務(wù)。傳統(tǒng)控制策略在面板表面擾動下易出現(xiàn)速度漂移與相位偏差，導(dǎo)致機(jī)器人偏離預(yù)定軌跡或留下清潔痕跡。研究指出，若單側(cè)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速差異或清潔電機(jī)滯后，誤差會沿面板行距累積，Zui終引發(fā)運(yùn)動卡滯或覆蓋不均。

該系統(tǒng)的核心為基于誤差分量的路徑跟蹤控制策略。系統(tǒng)不直接依賴預(yù)設(shè)軌跡指令，而是實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)際路徑偏差并反饋至控制回路。機(jī)器人線速度由比例積分（PI）控制器調(diào)節(jié)，以兼顧即時(shí)響應(yīng)與消除穩(wěn)態(tài)偏移；偏航角速度則由比例（P）控制器管理，按偏差幅度進(jìn)行修正。雙控制器協(xié)同確保機(jī)器人在外力干擾下仍能保持既定航向。

精準(zhǔn)PWM技術(shù)是維持電機(jī)同步的第二支柱?？刂破魍ㄟ^高頻開關(guān)直流電源，利用占空比微調(diào)輸送至各電機(jī)的平均功率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)細(xì)粒度調(diào)整。當(dāng)某臺電機(jī)發(fā)生相對漂移時(shí)，系統(tǒng)可在約0.46秒至1.43秒的時(shí)間延遲窗口內(nèi)檢測并補(bǔ)償差異，避免劇烈動作損壞脆弱的面板玻璃。

仿真測試表明，在外部擾動條件下，機(jī)器人的偏航角度可恢復(fù)至預(yù)期的0弧度，徹底消除航向誤差。多電機(jī)同步控制的時(shí)間延遲數(shù)據(jù)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持在較低水平，證明該系統(tǒng)具備有效校正電機(jī)間同步誤差的能力。對于需連續(xù)跨越數(shù)百塊面板的作業(yè)場景，將同步誤差限制在此范圍內(nèi)是防止中途救援的關(guān)鍵。

該研究背景在于干旱缺水地區(qū)光伏裝機(jī)量快速擴(kuò)張，清洗機(jī)器人可大幅降低人工耗水成本，其可靠性直接影響光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益。需注意的是，本文結(jié)果均來源于計(jì)算機(jī)仿真，屬于控制系統(tǒng)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證階段。作者強(qiáng)調(diào)，該成果為控制架構(gòu)提供了基礎(chǔ)驗(yàn)證，從仿真性能轉(zhuǎn)化為實(shí)地部署表現(xiàn)，仍取決于未來實(shí)機(jī)對電機(jī)動力學(xué)、面板表面特性及真實(shí)擾動環(huán)境的匹配度。

隨著光伏電站向更偏遠(yuǎn)、多塵環(huán)境延伸，保障設(shè)備日常運(yùn)行效率依賴于底層控制工程的持續(xù)優(yōu)化。該研究提供的PI速度控制、比例偏航修正與精準(zhǔn)PWM占空比調(diào)整組合，為光伏清洗機(jī)器人的可靠自主作業(yè)提供了經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)路徑。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-15。本文為資料編譯。