【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高空作業設備及自動控制，具體為一種自行走絕緣升降平臺的控制系統及方法。
技術介紹
1、在當前的高空作業及帶電檢修過程中，自行走絕緣升降平臺已經成為重要的作業設備，特別是在電力、通信、建筑等領域，廣泛應用于復雜地形和高空作業環境。為了保證作業安全，這類平臺的設計不僅要實現垂直升降的基本功能，還需要確保平臺在行駛過程中能夠穩定移動，并在不同地形條件下保持平穩的作業姿態。然而，現有的升降平臺調平控制系統在面對復雜地形、外部擾動和不確定因素時，往往存在穩定性和精度不足的情況。
2、傳統的調平控制系統多基于簡單的傾角傳感和液壓調平控制。雖然能夠在平坦地面上基本滿足調平要求，但在復雜地形上，由于地面起伏和不均勻支撐，平臺的傾斜狀態會顯著波動，無法實現高精度的調平。特別是在平臺行駛過程中，傳統系統無法實時應對快速變化的地形和外部干擾，容易導致姿態失穩，給操作人員帶來安全隱患。同時，現有系統通常缺乏有效的抗干擾控制策略，僅通過液壓支腿的被動調節來保持平衡，難以應對平臺在傾斜、振動等外部擾動下的穩定需求。
3、此外，現有的調平系統大多缺乏對復雜地形的適應能力，支腿調節與平臺整體姿態的配合不足。當平臺在多傾斜面或崎嶇地形上行駛時，系統難以根據平臺的姿態動態調整支腿的反作用力，導致調平效果不佳。這些不足之處限制了平臺在不同地形上的靈活性，影響了升降平臺的安全性和作業效率。因此，迫切需要一種能夠在復雜地形下穩定調平、具有抗干擾能力的控制系統，以提升平臺的作業穩定性和安全性。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種自行走絕緣升降平臺的控制系統及方法，能夠在復雜地形和外部擾動條件下實現自動調平和防傾倒，以提高升降平臺的穩定性和安全性。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，包括：
3、姿態感知模塊，用于實時采集平臺的傾斜角度和角速度；
4、動態建模模塊，用于建立平臺的多自由度動態模型，描述平臺在復雜地形上的重心位置和支腿受力；
5、最優控制模塊，用于計算最優控制輸入，最小化平臺的調平誤差；
6、魯棒控制模塊，基于滑模控制算法，實現平臺在外部擾動條件下的抗干擾調平。
7、優選的，所述姿態感知模塊包括多軸傾角傳感器陣列，所述傳感器陣列包括三軸加速度計和三軸陀螺儀，用于獲取平臺在前后方向和左右方向的傾斜角和角速度信息，并通過加權平均方法融合數據。
8、優選的，所述動態建模模塊用于構建非線性多自由度動態模型，包括：
9、質心建模單元，用于確定平臺重心的三維位置，以描述平臺在不平地面上的重心分布；
10、支腿力學單元，用于計算每個支腿的反作用力，使平臺在前后傾斜和左右傾斜方向上保持動態平衡；
11、支腿間的耦合建模單元，用于計算支腿之間的相互作用力，以適應復雜地形。
12、優選的，所述支腿力學單元根據每個支腿的彈性系數和阻尼系數確定支腿的反作用力，以確保支腿在受力時能夠對平臺姿態進行調節。
13、優選的，所述動態建模模塊根據以下條件建立支腿受力的非線性平衡關系：
14、平臺在不同傾斜角下，支腿的反作用力與平臺的慣性矩成比例關系，以保持平臺在前后傾斜和左右傾斜方向上的穩定性。
15、優選的，所述最優控制模塊包括：
16、目標函數單元，用于定義調平誤差和支腿力控制誤差的加權目標函數，以最小化平臺在前后方向和左右方向上的調平誤差；
17、最優策略單元，通過數值迭代方法求解目標函數的最優值，用于輸出平臺支腿的最優控制輸入。
18、優選的，所述目標函數單元定義的目標函數包括調平誤差和支腿接觸力誤差的平方和，該目標函數用于在復雜地形條件下最小化平臺的調平誤差。
19、優選的，所述魯棒控制模塊包括：
20、滑模控制單元，用于定義平臺在前后傾斜和左右傾斜方向的滑模面，通過滑模控制律實現平臺的快速調平；
21、自適應增益單元，用于根據平臺傾角誤差的變化自動調整滑模控制增益，以增強系統的抗擾性；
22、耦合補償單元，用于減少前后傾斜和左右傾斜方向上的動態耦合效應。
23、優選的，所述滑模控制單元通過非線性增益調整滑模面響應速度，所述增益調整的參數包括：
24、基于平臺當前姿態和外部擾動條件計算的自適應增益，使得系統在動態環境中保持快速響應能力。
25、本專利技術還提供一種自行走絕緣升降平臺的控制方法，包括以下步驟：
26、獲取平臺的實時姿態信息，得到平臺的前后傾斜角、左右傾斜角以及角速度；
27、根據平臺的重心位置和支腿受力建立多自由度動態模型，通過支腿的彈性和阻尼系數確定每個支腿的反作用力；
28、定義加權目標函數，包括調平誤差和支腿力控制誤差，根據目標函數求解最優控制輸入；
29、基于滑模控制算法計算控制輸入，通過自適應增益調整和動態耦合補償實現平臺的抗擾性；
30、根據計算得到的控制輸入，調整平臺支腿位置，使平臺在復雜地形上保持穩定的調平狀態。
31、本專利技術提供了一種自行走絕緣升降平臺的控制系統及方法。具備以下有益效果：
32、1、通過姿態感知模塊和多自由度動態模型的結合，本專利技術能夠實時獲取平臺的準確姿態信息并建立精確的力學模型。這樣的平臺調平精度更高，能夠在多種復雜地形上保持穩定，從而有效減少傾斜和不平衡的風險。
33、2、本專利技術中的魯棒控制模塊采用滑模控制算法和自適應增益調整，通過動態耦合補償進一步提升平臺的抗擾性。當平臺受到外部擾動或快速變化的地形影響時，控制系統能及時作出反應，使平臺快速恢復平穩狀態，增強了系統的抗干擾效果。
34、3、本專利技術通過最優控制模塊實現動態自適應調平，根據目標函數的加權優化計算出最優控制輸入，使平臺在不同地形條件下能自主調節支腿位置和反作用力，確保平臺在移動或停留時均能保持水平狀態，適應性更強。
35、4、本專利技術的控制方法通過最優控制模塊的目標函數優化，使支腿的力控制與調平誤差平衡，以降低不必要的能耗。通過精準調控支腿的受力分配，平臺在保持穩定的前提下有效節約了系統運行中的功耗，延長了設備的續航時間。
36、5、本專利技術提供的自動調平和防傾倒控制方法使平臺在帶電或高空作業過程中能夠保持穩定，不易受地形或外部擾動影響。系統在傾斜超出安全閾值時及時進行調平和糾正，從而提高了作業過程中的安全性，減少了操作人員的風險。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述姿態感知模塊包括多軸傾角傳感器陣列，所述傳感器陣列包括三軸加速度計和三軸陀螺儀，用于獲取平臺在前后方向和左右方向的傾斜角和角速度信息，并通過加權平均方法融合數據。
3.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述動態建模模塊用于構建非線性多自由度動態模型，包括：
4.根據權利要求3所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述支腿力學單元根據每個支腿的彈性系數和阻尼系數確定支腿的反作用力，以確保支腿在受力時能夠對平臺姿態進行調節。
5.根據權利要求3所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述動態建模模塊根據以下條件建立支腿受力的非線性平衡關系：
6.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述最優控制模塊包括：
7.根據權利要求6所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述目標函數單元定義的目
8.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述魯棒控制模塊包括：
9.根據權利要求8所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述滑模控制單元通過非線性增益調整滑模面響應速度，所述增益調整的參數包括：
10.一種自行走絕緣升降平臺的控制方法，基于如權利要求1-9任一項所述的系統，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述姿態感知模塊包括多軸傾角傳感器陣列，所述傳感器陣列包括三軸加速度計和三軸陀螺儀，用于獲取平臺在前后方向和左右方向的傾斜角和角速度信息，并通過加權平均方法融合數據。
3.根據權利要求1所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述動態建模模塊用于構建非線性多自由度動態模型，包括：
4.根據權利要求3所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述支腿力學單元根據每個支腿的彈性系數和阻尼系數確定支腿的反作用力，以確保支腿在受力時能夠對平臺姿態進行調節。
5.根據權利要求3所述的一種自行走絕緣升降平臺的控制系統，其特征在于，所述動態建模模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔磊，張健，毛文濤，肖寒，
申請(專利權)人：國網冀北電力有限公司唐山供電公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。