[发明专利]一种基于参数优化的运检机器人位姿自适应控制方法

说明书

本发明属于无人机配电巡检控制技术技术领域，尤其涉及一种基于参数优化的运检机器人位姿控制自适应控制方法。包括如下步骤：自适应控制直流伺服电机模型建立；建立传递函数模型；得到数学表达模型；得到直流伺服电机传递函数；以伺服直流电机的转角和速度控制为驱动控制手段，以速度和位置为被控输出量的自适应伺服控制结构；生成由控制参数构成的初始种群；建立种群自适应函数；基于遗传编码方法生成子种群；基于最优或者较优个体确定自适应控制参数优化算法参数。本申请在传统自适应控制原理的基础上结合遗传编码算法来优化控制参数，进而能够在巡检机器人持续作业过程中不断优化自适应控制参数，使其能够持续更新自适应控制参数。

技术领域

本发明属于无人机配电巡检控制技术技术领域，尤其涉及一种基于参数优化的运检机器人位姿自适应控制方法。

背景技术

输电网架空运检机器人是用于替代人工巡检的一种高效巡检方案，能够有效降低作业难度，安全性高且能够实现长时间连续高效作业。目前架空类运检机器人主要采用人工辅助自动控制方案来进行操控，在使用过程中需要专业操作员持续跟踪和判定机器人位姿状态，以保证机器人重心平稳移动，但由于机器人上操作臂作业时受力以及高空强风以及输电线晃动的干扰，会导致操作者无法及时获取机器人位姿状态或者难以快速判断和确定调控方案，不得不暂停作业或者放缓操作速度以留出分析时间或者进行低速操作，以保证设备的安全性，这导致巡检机器人的最终作业效率难以保证。

发明内容

本发明的目的在于，在传统的自适应控制原理的基础上，提供一种基于优化自适应控制参数，提高巡检机器人自适应控制效果，以适应更复杂操控环境，降低人工操控量以及满足实时自动控制和算法迭代优化的基于参数优化的运检机器人位姿自适应控制方法。

具体而言，本申请的基于参数优化的运检机器人位姿自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤1.自适应控制直流伺服电机模型建立

基于直流伺服电机的基本动态结构建立其传递函数模型：

其中K₁为电压传递系数，K₂为转矩传递系数，为机电时间常数，GD²是飞轮转矩，L_f为负载阻转矩

基于简化后的直流伺服电机等效电路得到其直流伺服电机数学表达模型：

n为电机转速，L_e＝C_mI₁为电机转矩，C_m为转矩电流比，U₁为电枢电压，R₁为电枢电阻，I₁为电枢电流，G₁为电枢电感，E为电动机电势；

联立公式①和公式②并经过拉普拉斯变换得到

其中

联立①、②、③整理后得到直流伺服电机传递函数，包括：

a、电机转角相对于电枢电压的传递函数表达式：

b、电机转速相对于电枢电压的传递函数表达式：

步骤2.自适应控制参数优化算法参数优化

A、基于自适应控制参数优化算法的建立以伺服直流电机的转角和速度控制为驱动控制手段，以速度和位置为被控输出量的自适应伺服控制结构，其控制函数为