高压巡检机器人机械的设计探究

为了保证高压输电线路的稳定运行,定期需要对高压输电线路进行巡检,高压输电线路巡检机器人的应用,有效提高了输电线路的巡检效率,避免了人工巡检所具有的危险性,降低了人力和物力方面的投入。巡检机器人的实用性能与其机械本体结构有直接的关系,合理化的机械结构设计是影响机器人应用和发展的主要技术之一。该文对高压输电线路巡检机器人的设计进行研究和探讨。     

电力线路巡检飞行机器人三维轨迹生成方法

在马尔可夫模型的基础上,研究了一种电力线路巡检飞行机器人的轨迹生成方法.结合电力线路巡检飞行机器人控制的基本标准并利用三维空间的高度分层,提出了一种基于状态聚类方法的分层马尔可夫决策过程模型.在飞行机器人原有轨迹上,得到一种符合其动力学约束的飞行轨迹.最后,利用电力线巡检飞行机器人仿真实验工具,把该方法策略应用于其中,验证了其有效性和正确性.     

线性时变系统的动态矩阵控制

通过对动态矩阵控制算法的研究，系统地将其从线性定常系统推广到线性时变系统，导出了ＳＩＳＯ和ＭＩＭＯ系统的时变预测控制算法，最后给出了仿真结果。     

海上无人平台悬挂式巡检机器人行走机构设计与性能分析

针对海上无人值守平台智能化巡检的现实需求,设计一种悬挂式机器人行走机构,并对行走机构的驱动轮机构、承重轮机构、压紧轮机构、导向轮机构、防抖轮机构进行整体设计和性能分析。结合机器人本体及检测、算法系统,所设计的行走机构可用于海上无人平台日常巡检。     

电力线巡检飞行机器人仿真实验系统

阐述了电力线巡检飞行机器人仿真实验系统的基本结构,在分析VC 6.0,OpenGL 1.1和Matlab6.5这3种软件各自特点的基础上,建立了基于三者相结合的电力线巡检飞行机器人仿真实验系统;采用一种整合了FROPI的全局路径规划、轨迹平滑和局部路径规划的方法,实现了FROPI在路径规划的引导下沿电力线运动,并在运动过程中检测判断运动的安全性,从而验证该仿真实验系统的有效性和正确性.该系统有助于研究人员利用计算机的应用功能和可视化手段模拟FROPI在空间的动态特性,验证其特有的建模方法和控制算法.     

一种仿尺蠖式输电线路巡检机器人越障运动分析

针对目前输电线路巡检机器人作业空间小、越障能力差的问题,通过观察与分析尺蠖运动特点,结合仿生学原理,提出了一种仿尺蠖运动的输电线路巡检机器人。运用运动学方法及虚拟样机技术对机器人蠕动式越障运动过程进行仿真与分析,仿真结果表明,机器人结构设计合理,具有较大作业空间,能以蠕动式运动方式跨越线路上引流线等复杂障碍。研制机器人样机并置于模拟线路环境进行实验,实验结果表明,机器人越障过程中重心波动平稳,越障性能稳定可靠。     

基于PDA巡检系统的输电线路缺陷精细化管理

结合全球卫星定位技术（GPS）和掌上电脑（PDA）,利用线路巡检系统结合PMS系统提高了输电线路缺陷精细化管理,及时发现并处理线路缺陷,实现输电线路运行管理的标准化、智能化,保证了线路可靠稳定运行。     

PUMA560机器人动态性能的工作方式

提出了ＰＵＭＡ５６０及类似型号机器人不同工作方式对应不同的动态性能优劣程度的问题，并给出了寻找具有良好动态性能工作方式的方法及相应的仿真系统。     

基于卫星通讯的巡检机器人车载控制研究

基于卫星通讯的巡检机器人可对巡检区域进行自动的、智能的有害气体监控、温度监控、火灾监控、科学实验等工作,也可用于工厂的自动化监控,实现无人智能巡逻.该类机器人通过卫星无线通讯并具有丰富的输入输出接口、安全过滤功能、指令的多通道模式、自主的指令生成功能、运行数据的记录与上报、合理调度车载资源、紧急事件的实时响应和处理等自主控制功能及底层驱动.     

架空输电线巡检机器人的跨障运动轨迹控制

针对高压输电线检修维护问题,自主研发了新型三臂式架空输电线巡检机器人,并提出跨障的识别方案和动作方案.简化了此巡检机器人的跨障运动过程,采用D-H(Danevit-Hartenberg)建模方法建立了机器人跨障过程的运动学模型.在此基础上,应用拉格朗日力学方法完成了动力学建模.针对跨障运动轨迹跟踪问题,将外界干扰、误差等不确定因素考虑进去,采用鲁棒自适应PD(proportional-derivative)控制方法进行控制.为了验证此方法,加入传统PD控制方法进行对比.以理想的运动轨迹为目标轨迹,通过Simulink分别仿真得到2种算法的跟踪轨迹,将搭载2种算法的巡检机器人先后放在实际线路上运行,通过多传感器采集得到运动轨迹.实验结果显示它们的控制轨迹都非常接近目标值.从跟踪轨迹上对比2种算法,证明了所采用方法的有效性、稳定性和优越性.     

输电线巡检机器人动力学建模与DME评价

以新设计的输电线巡检机器人为具体研究对象,采用D-H法推导出机器人的雅可比矩阵;然后建立输电线巡检机器人的Lagrange动力学模型,进而依据机器人动力学模型求得输电线巡检机器人的操作臂惯性矩阵,提出了基于操作臂惯性矩阵所建立的机器人动力学评价指标:动态可操作性椭球(DME:dynamic operability ellipsoid)评价指标;最后结合逆运动学的反解,建立了不同空间轨迹坐标下的动态可操作性衡量指标,获得机器人动力学性能最佳的越障轨迹.通过机器人跨越绝缘子障碍的实验证明了所提动力学评价方法的有效性.     

未知视觉参数下的移动机器人动力学鲁棒镇定

针对具有未知参数的视觉伺服下带有非完整约束的一类移动机器人不确定扰动的动力学模型,提出新的反馈控制算法,实现了移动机器人的位姿镇定.首先,对于单目摄像机模型下的移动机器人运动学模型,将原始系统进行状态缩放变换,基于线性时变系统的稳定性理论,设计了非完整移动机器人运动的期望速度,实现了机器人的指数镇定;其次,对于带有不确定扰动的非完整移动机器人的动力学模型,利用计算力矩法设计力矩控制器,使得机器人的实际速度在有限时间内收敛至期望速度,并且通过了严格的数学证明.最后,仿真结果验证了所提控制器的有效性.     

电源电压对伺服放大器动态特性的影响

针对常用的电流并联负反馈放大器,研究电源电压对伺服放大器动态特性的影响。建立伺服放大器的线性模型和考虑饱和特性的非线性模型。利用两种模型研究阶跃信号输入时,电源电压变化对伺服放大器控制电流建立时间的影响。随着电源电压的增大,控制电流建立时间减小,当电源电压达到伺服放大器额定控制电流所对应的输出电压的３￣４倍以上时,电源电压对提高伺服放大器动态性能的作用明显减弱。若考虑伺服放大器效率及电源功率等因素     

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度,采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化,从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程,并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数;接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制,求得控制系统闭环传递函数;然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数;最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验,结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

高压输电线路自动巡检机器人结构仿真

采用虚拟现实技术 ,对高压输电线路自动巡检机器人的设计结构进行建模和仿真 ,通过仿真试验 ,验证了设计结构的合理性 ,对机器人样机的制造提供了有利的参考 .     

考虑负荷不确定性和时段优化的 动态无功优化

针对负荷的不确定性,并充分结合其时序性特征,提出考虑负荷不确定性和时段优化的动态无功优化模型。该模型充分考虑负荷预测误差的概率模型,采用拉丁超立方抽样技术和场景削减技术获得负荷样本及其概率,且对负荷样本期望值采用统计学指标归一化处理形成综合负荷趋势序列;同时,为克服动态无功优化过程中的"维数灾"问题,设计了基于特征趋势的自适应方法进行时段划分;最后计及场景概率,以网损最小为目标,将电压越限和发电机无功出力越限计入罚函数,建立动态无功优化模型并采用基于精英保存策略的遗传算法进行求解。算例仿真结果验证了所提模型的正确性和有效性。     

500kV同杆双回输电线路耐雷性能分析

为了减少线路走廊占地，采用同杆架设双回输电线路将成为500kV主干网架的发展趋势，利用电磁暂态计算程序(EMTP)、击距法对500kV同杆双回输电线路耐雷性能进行研究。在分析反击耐雷性能时，考虑雷击塔顶时导线上交流周期电压的随机性，提出利用统计法分析，通过计算得到雷击塔顶导线上交流周期电压值不同时。线路的耐雷水平相差较大。在分析绕击耐雷性能时，充分考虑了风速的影响因素，对击距法进行了改进，并通过编程计算得到风速对保护角和绕击率都有影响的结论。     

交通循环荷载作用下粉土路基的动态响应分析

利用有限元动态分析方法,采用一种能够描述粉土累积变形发展过程的循环本构模型,对安徽淮北地区粉土路基在长期交通荷载作用下的动态响应过程进行了数值模拟分析.结果表明,粉土路基在长期循环加载过程中会产生显著的累积沉降变形.车辆荷载传递至路面以下的附加应力,在经过路面层以后发生较大程度的衰减,然后通过1.5m厚的路基层,附加应力会进一步衰减至最大附加应力的10%左右.因此,1.5m厚的路基层可以考虑作为粉土路基承受车辆荷载的主要工作区.     

直齿圆柱齿轮传动动态系统辨识

利用系统辨识的方法,对实际工况下的齿轮传动动态性能进行了研究,得出了直齿柱齿轮动周向振动和噪声之间的系统识差分方程模型,此模型能够比较准确地描述齿轮传动系统的动态特怀从而为研究齿轮传动系统特性提供了一种研究方法,并为齿轮传动力修形、减振、降噪和优化设计奠定了基础,研究成果具有实际价值。