[发明专利]一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法

说明书

本发明涉及一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，其技术特点是：建立油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制下的变压器世界坐标系和微型仿生鱼随体坐标系；建立变压器微型仿生鱼简化动力学模型，并根据控制需求构建变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器；变压器微型仿生鱼根据变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器的控制移动至目标位置。本发明通过构建变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器，能够控制变压器微型仿生鱼准确移动至目标位置，满足了变压器微型仿生鱼的工作任务需求,解决了常规滑模控制器频繁的切换控制率引起的微型仿生鱼推进力的突然变化造成的鱼体抖动问题。

技术领域

本发明属于变压器技术领域，尤其是一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法。

背景技术

变压器是输电系统中的关键设备之一。调查表明，电气设备绝缘性能的下降是其失效的主要原因。目前电力设备局部放电在线监测系统未能将局部放电信号的特征变化与电气设备绝缘体故障有效结合，难以通过局部放电对变压器内部的放电类型、放电位置、放电严重程度进行可靠的判断。但是，由于微型仿生鱼具有体积小、有能源、能运动、能感知、能定位、能通讯、少维护等优点，通过将微型仿生鱼置于变压器内部直接对绕组、绝缘纸板表面的碳痕的有无、长短进行观察，可较直观地确定绝缘故障位置以及绝缘劣化程度。

变压器微型仿生鱼需要在大型变压器油中进行巡视，大型变压器体积巨大且内部结构复杂。变压器微型仿生鱼在检测过程中，如何实现微型仿生鱼的位姿准确控制是仿生鱼任务完成的关键。由于微型仿生鱼受变压器油的影响，各自由度运动之间具有较强的耦合关系、具有强烈的非线性，因此，很难建立精确的微型仿生鱼动力学模型，通常需要大量的实验来估计多个油动力系数。但是，对于静止的油、流动的油及波动的油流，油动力性能是不一样的，所以对变压器油中微型仿生鱼的位置和姿态控制，需要控制系统鲁棒性强、具有良好动态与稳定性。典型的PID控制虽然算法简单但鲁棒性不够，对被控对象模型参数变化比较敏感，并且PID控制的整定较为费时。虽然在水下航行器运动控制中神经网络控制、模糊控制已有研究和应用，但是控制器设计存在参数调节困难、结构复杂等问题。模糊控制器中隶属度函数的设定，推理方法和反模糊化方法，以及模糊规则的获取存在相当的难度。神经网络控制器的结构设计和参数设定不易确定，另外，变压器油环境的复杂性使神经网络在学习过程中容易出现明显的滞后现象，控制器易发生振荡，甚至系统发散，不能满足控制器的实时性和稳定性要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，解决了常规滑模控制器频繁的切换控制率引起的微型仿生鱼推进力的突然变化造成的鱼体抖动问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，包括以下步骤：

步骤1、建立油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制下的变压器世界坐标系和微型仿生鱼随体坐标系；

步骤2、建立变压器微型仿生鱼简化动力学模型，并根据控制需求，构建变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器；

步骤3、变压器微型仿生鱼根据变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器的控制移动至目标位置。

而且，所述变压器世界坐标系O_wX_wY_wZ_w用来描述变压器的空间环境，其建立方法为：坐标系原点O_w以变压器一个角的顶点为原点，O_wX_w轴位于水平面内，方向沿着变压器的宽边且向外，O_wY_w轴位于水平面内，方向沿着变压器的长边且向右，O_wZ_w轴根据坐标系右手定则确定。