树障清理机器人：自抗扰控制器提升转速控制稳定性

在现代电力传输维护中，树障清理机器人因其高效能和安全性逐渐受到重视。本文主要探讨了"树障清理机器人刀具系统自抗扰控制器设计"这一关键课题。针对输电线路清理作业中，刀具系统（通常由无刷直流电机驱动）在面对参数摄动和负载转矩变化时所面临的挑战，传统的控制策略往往难以满足稳定切割和作业精度的要求。 无刷直流电机作为驱动系统，其动态特性复杂且易受环境因素影响，如电机模型的不确定性以及电机参数随时间或工作条件的变化（参数摄动）。此外，当机器人执行切割任务时，负载转矩会因切割阻力而动态变化，这构成了外部扰动。这些因素共同导致了控制系统的不稳定和性能下降。 为了克服这些问题，作者李捷文、杨忠、张秋雁和许昌亮提出了一个基于自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control, ADRC）的方法。自抗扰控制的核心思想是将电机建模误差和参数波动视为内扰，而负载转矩变化则被视为外扰。通过设计扩张状态观测器，该控制器能够实时监测并补偿这些扰动，提高了系统的稳定性和鲁棒性。 扩张状态观测器是一种先进的观察器结构，它能够处理系统的不确定性和非线性，使得控制器能够在扰动存在的情况下仍能保持良好的动态性能。通过实验验证，这种自抗扰控制器展现了对内部参数变化和负载扰动的高效应对能力，显著提升了树障清理机器人的作业效率和稳定性。 相比于传统的控制策略，这种方法的应用有助于提高整个系统的可靠性，减少因扰动引起的操作失误，并且可能适用于其他类型的机器人和电机驱动系统，如悬挂负载空中机器人和四旋翼无人机，它们同样面临动态环境下的控制问题。同时，对于永磁同步电机变频调速系统，神经网络的应用也可能为这类自抗扰控制器提供新的优化途径。 本文的工作为解决树障清理机器人刀具系统在复杂环境中稳定工作的控制问题提供了创新解决方案，具有重要的理论价值和实践意义，也为其他领域，如机器人控制和电机驱动技术，提供了借鉴。