胡仕成，陈志高，黎新齐

(中南大学 机电工程学院，湖南 长沙 410083)

由于高压电网络线路长、分布广、线路环境复杂、作业空间狭小等特点，给人工带电作业开展带来巨大困难，高空带电机器人的出现可以有效地解决上述困难。通过自主和遥控操作灵活切换能替代人完成复杂环境下的支线线路引线搭接等高危工作。

由于工作环境的复杂性和控制系统存在的滞后性，导致了高空带电机器人工作效率和工作精度的低下，要实现机器人的自动化和智能化，需要一种高空带电机器人轨迹跟踪控制方法，提高控制系统的响应速度、控制精度。

相关专业人士提出了一种作业平台的轨迹跟踪控制方法，通过对液压阀控系统特性研究，设计了相应的PID控制器优化其系统，使得工作斗位置跟踪波动范围小于±200mm，采用PID 控制、负反馈以及前馈的复合控制来实现臂架直线轨迹控制。

针对高空带电机器人臂架控制问题，本文通过建立高空带电机器人臂架三维模型和臂架系统简图，对臂架进行运动学分析，推导出抓手相应轨迹下两个变幅液压缸的运行轨迹，并提出了一种PID 优化控制方法来提高控制系统的响应速度、控制精度。并在MATLAB/Simulink 环境下进行仿真，比较优化前后系统的响应速度和控制精度。

1 高空带电机器人的臂架控制系统总体设计

1.1 臂架三维模型

高空带电机器人主要包括臂架系统和液压控制系统，臂架系统包括底座1、竖直臂2、水平杆3、伸缩杆4、摆动杆5、抓手6 组成。……