课题以炮管清洁机器人为研究对象,对炮管机器人的控制系统进行研究设计。结合炮管的内部环境与工作条件,设计出了一套能够清洗直径150mm以上的炮管清洁机器人控制方案。首先,参考国内外管道机器人研究状况。设计出以ARM为主控制器的控制方案,然后进行功能模块上的划分,划分为电机控制模块和图像采集检测模块。电机控制部分设计了信号隔离电路、保护电路、电流检测电路、功率驱动电路、滤波电路以及缓冲网络。图像采集部分采用图像传感器加控制芯片,考虑到炮管内部光线不足问题,依据光学原理进行了采光照明系统的设计,数据传输接口采用可以热插拔的简易USB接口。其次,进行了电机控制系统的控制算法设计,对电机系统进行双闭环无静差控制,采用常规PID及模糊PID控制,并用MATLAB/simulink进行仿真实验。实验结果证明转速、转矩控制效果良好,能满足初期炮管清洁机器人控制任务的需要。最后,在硬件电路的基础上进行控制系统的软件设计。通过设置S3C2410A(ARM9)控制器的PWM定时器模块的相关寄存器实现输出频率可变、占空比可调的PWM波形。通过调节电压实现对行走电机和清洁电机的速度调节。利用ARM的中断控制器实现对电机中的霍尔传感器输出相位信号的捕捉。利用A/D进行速度采样,传递给PWM控制器进行波形调节。图像采集系统采用目前流行的“无驱”设计概念。应用先进的UVC1.1规范在EVC4.0开发环境中进行嵌入式操作系统Windows CE 5.0的图像采集控制系统流驱动的开发,目前已获得了图像,数据流畅,图像质量较高,满足检测任务的要求指标。