[0001] 本发明属于智能作业装置技术领域，尤其涉及一种智能跨越架地脚调整作业装置。

[0002] 在电力传输和分配系统中，跨越架作为一种重要的施工设备，由于其需要长时间在野外恶劣环境下工作，其地脚的稳定性和调整精度对整个施工过程的安全性和质量至关
重要。

[0003] 传统的跨越架地脚调整主要依赖于手动操作，但是手动调节存在调整精度低、工作效率低下、劳动强度大等问题，且容易受到人为因素的影响，导致施工误差和安全隐患。
近年来出现的智能化的地脚调整装置不仅可以显著提高跨越架的稳定性和安全性，还可以
大幅降低操作人员的劳动强度，提高施工效率，还具有自动校准功能，能够根据实时监测的数据进行自适应调整，进一步提升了调整的精度和可靠性；然而，现有的智能地脚调整装置大多基于简单的力矩反馈控制，无法实现对复杂工况下的精确控制。

[0004] 因此，本申请设计了一种智能跨越架地脚调整作业装置来就解决上述的技术问题。

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0021] 参照图1‑图5所示，本实施例提供一种智能跨越架地脚调整作业装置，包括：作业模块3，作业模块3包括环绕在跨越架地脚的地脚螺母2设置的作业齿轮11，作
业齿轮11用于带动地脚螺母2在地脚螺杆1上转动调节；
电机驱动模块6，电机驱动模块6与作业齿轮11传动连接，带动作业齿轮11旋转地
脚螺母2；
主控制模块5，主控制模块5与电机驱动模块6电性连接，用于接收和处理外界反馈
的信息，并通过电机转速差定扭矩方法控制电机驱动模块6的输出；
智能参数监测模块7，智能参数监测模块7与主控制模块5电性连接，用于监测地脚
螺母2的状态信息，并将状态信息传输给主控制模块5；
辅助机构，辅助机构与主控制模块5电性连接，用于辅助设备使用。

[0022] 本发明公开了一种智能跨越架地脚调整作业装置，主动控制模块采用基于电机转速差的定扭矩控制方法，实现对电机驱动模块6动态性能的精确控制，进而通过电机驱动模块6驱动作业模块3的作业齿轮11进行工作，这种高精度的扭矩控制确保了设备在进行地脚
调整时的精确性和可靠性，减少了因扭矩误差导致的故障风险，提高了整体作业的质量；本发明集成了智能参数监测模块7，通过实时监测电机驱动模块6运行中的电流和转速信号，
自动调整扭矩输出，这种实时监测和自适应调节功能使得设备能够在不同的环境和负载条
件下灵活应对，优化了操作效率；并且通过对关键参数的持续监控，系统能够及时发现并应对异常情况，提高了设备运行的安全性和稳定性，减少了维护成本；辅助机构的设置主要是起到辅助功能，简化了设备的操作，提高使用的便捷性，降低故障概率，延长设备的使用寿命。本发明结构紧凑，使用方便，智能化和便捷性程度高，能够更加准确的获取跨越架地脚状态信息，为施工人员提供精准的作业信息，大大缩减施工人员的作业时间，减小人工误差给现场施工带来的安全风险。

[0023] 电机转速差定扭矩控制是一种通过调整电机转速来实现特定扭矩输出的控制策略，通过检测电机的转速差，实时调整输出扭矩，实现精确的力矩控制。这种控制方法不仅可以提高系统的响应速度和控制精度，还可以降低系统的能耗和故障率。因此，将基于电机转速差的定扭矩控制方法应用于跨越架地脚的调整装置中，具有广阔的应用前景。

[0024] 在本申请的一个实施例中，主控制模块5获取监测信号后，调用相应程序输出控制信号来控制电机驱动模块6的正常运行。

[0025] 在本申请的一个实施例中，本申请的作业装置包括一个主体，主体采用可拆卸的两半结构，作为作业装置的基体，其余各个模块均安装在主体内，方便进行定位和固定。

[0026] 进一步优化方案，电机驱动模块6包括与主控制模块5电性连接的驱动电机15，驱动电机15与作业齿轮11传动连接，用于为作业齿轮11的作业提供动力；驱动电机15的输出
轴传动连接有第一动力齿轮13，第一动力齿轮13啮合传动有第二动力齿轮14，第二动力齿
轮14与作业齿轮11啮合传动。驱动电机15安装在主体上，其输出端与第一动力齿轮13啮合
传动，第二动力齿轮14与第一动力齿轮13啮合传动，使得驱动电机15的动力传递给作业齿
轮11，带动作业齿轮11进行转动作业；主控制模块5采用电机转速差定扭矩控制方法控制驱动电机15的运行，进而控制作业齿轮11进行定扭矩输出。

[0027] 在本申请的一个实施例中，驱动电机15选用有刷直流电机。

[0028] 在本申请的一个实施例中，电机驱动模块6还包含驱动芯片和逆变电路两部分，主控制模块5输出PWM信号到驱动芯片，并通过控制逆变电路中功率管的通断来进行驱动电机
15的运转控制。

[0029] 在本申请的一个实施例中，第一动力齿轮13和第二动力齿轮14分别安装在主体的两半部分上，方便装配和合理的布置。

[0030] 在本申请的一个实施例中，本装置采用的电机转速差的定扭矩控制方法通过比较驱动电机15的实际转速和预设转速差值来确定所需的扭矩输出，使得本发明能够在各种操
作条件下保持稳定的扭矩输出。

[0031] 进一步优化方案，智能参数监测模块7监测的设备参数包括电流、速度、输出电压、内部温度、地脚高度、对准状态识别，并将监测到的参数传递给主控制模块5。智能参数监测模块7内包含电流监测模组、速度监测模组和关键模组；电流监测模组通过电流传感器来采集驱动电机15的电流信号，主控制模块5根据采集到的信号进行数据处理；速度监测模组通过霍尔传感器来监测驱动电机15的转子位置信息，主控制模块5通过监测到的位置信号发出相对应的触发信号控制MOSFET通断，从而计算出驱动电机15的转速。

[0032] 在本申请的一个实施例中，智能参数监测模块7还包括输出电压、内部温度、地脚高度、对准状态识别等关键参数信息采集、存储和计算，便于操作人员实时观测设备及作业对象信息，同时监测数据信息可进行数据存储记录、数据整合和分析，并给出误差分析报告和调节指导策略。

[0033] 进一步优化方案，电机转速差定扭矩方法包括双闭环控制系统，使用模糊PID控制器控制外环，电流内环则使用传统的PID控制方法。电机转速差定扭矩方法，使用模糊PID控制器控制外环，电流内环则使用传统的PID控制方法，双闭环控制系统不仅可使电机稳定运行，也可以提高信号采集的准确性，进而提升转速运行稳定性。

[0034] 具体的，电机转速差定扭矩控制方法是为使转速运行稳定，使用模糊PID控制器控制外环，电流内环则使用传统的PID控制方法；使用双闭环控制结构，该结构包含电流环和转速环两个闭环，分别用于控制电机的转矩和转速，两个环节相互配合协调，可满足多种控制需求。双闭环控制结构外环采用模糊PID控制器，内环采用传统PID控制器，搭建电机双闭环等效模型，并对电流环和转速环的PID参数进行整定。

[0035] 具体过程如下：1、电流环参数整定：电流环PID输出经由PWM变换器直接作用于有刷直流电机，PWM
变换器输出与电流环输出呈线性关系，但其响应存在的延时，其最大为一个PWM变换器开关周期。PWM变换器所产生的延时非常小，可近似看成一个一阶惯性环节，其传递函数 为：
，
式中，为PWM变换器放大系数；为PWM变换器延时。

[0036] 电流环反馈通路中加入一阶低通滤波器抑制交流分量，防止其影响电流环PID输入，但其在滤波的同时也带来了延时，为了平衡这个延时作用，在电流环输入信号通路中加入相同延时的滤波环节，带来设计上的方便，滤波环节可近似看成一个一阶惯性环节，其传递函数为：
，
式中，为低通滤波器的滤波时间常数。

[0037] 电机控制系统中电机机电时间常数 远大于电磁时间常数 。因此，电机转速变化相对于电枢电流变化要慢得多，对电流环来说，由转速变化引起的电机反电动势变化也是
一个变化较慢的扰动，所以在设计电流环时可忽略电机反电动势的影响。

[0038] 将输入信号通路以及反馈信号通路的滤波环节等效的移入电流环内，且PWM变换器延时和低通滤波器滤波时间常数 远小于电磁时间常数 ，可将小惯性群近似看作一个完
整的一阶惯性环节。

[0039] 电流环起着稳定电流、抑制突变以及稳定转矩的作用，不能有太大的超调，应重点关注电流环的跟随性能，故将电流环设计成典型I型系统。电流环有两个惯性环节，ACR电流环传递函数、采用PI型控制器即可校正为典型I型系统，ACR传递函数为：，
式中， 为电流调节器比例项增益； 为电流调节器积分时间常数。确定ACR
传递函数可得电流环开环传递函数为：
；
为实现零极点对消，电流调节器积分时间常数 取值如下：
；校正之后，电流环典型I型开环传递函数为：
；
电流环闭环传递函数为：
，
式中， ， 。由电流环闭环传递函数可求出阻尼频率
和阻尼比 为：
；
可选工程最佳阻尼比 0.707，则 =0.5，可得比例项系数 如下所示：
。

[0040] 2、转速环参数整定：电流环作为转速环的内环，在分析转速环时需对电流环进行简化处理，电流环闭
环传递函数可忽略高次项，降阶之后的电流环传递函数为：
。

[0041] 与电流环做同样处理，在反馈通路中也要加入低通滤波器对转速进行滤波处理，防止其影响转速环的输入，在信号输入通路也加入同样的低通滤波器作平衡处理，简化设
计。同时，将输入信号滤波环节和反馈信号滤波环节移入转速环内，并将近似的电流环与低通滤波环节合并为一个一阶惯性环节。

[0042] 其中， ， 为转速反馈滤波常数。

[0043] 将转速环设计成典型Ⅱ型系统。从图中可知，转速环开环传递函数中已经含有两个积分环节，由此可见，要把转速环校正为典型Ⅱ型系统，可采用模糊PID控制器，其传递函数为：
；
式中， 为转速调比例项增益； 为转速调节器积分时间常数。

[0044] 当系统受到扰动或参数发生改变时，模糊PID控制器能够迅速地做出响应并及时地进行调节，其控制原理如图3所示。输入偏e和偏差变化率ec通过模糊推理实时的调节 、和 三个参数，以保证控制系统在不同工况环境中稳定运行。

[0045] 确定ASR转速环传递函数、传递函数形式，转速环开环传递函数为：，
式中， 已经确定，可动态的改变 以动态节中频段宽度，以适应工程中实际
需求，h为典型Ⅱ型系统中频段宽度，其参数关系为：
。

[0046] 在 确定之后，可动态调整 从而动态调整截止频率 ，经过大量的工程验证，对于典型Ⅱ型系统，中频段宽度h及截止频率 之间存在最佳工程配比，对于确定的中
频段宽度h只存在另一个确定的截止频率 ，得到最小的闭环幅频特性，依据这一关系可得
出转速环积分时间常数 和比例项增益 之间的数学关系为：
。

[0047] 经验表明，中频段宽度h取值为3‑10系统具有较好的动态性能。可得转速环闭环传递函数，，
式中， 。

[0048] 进一步优化方案，辅助机构包括与智能参数监测模块7电性连接的系统保护模块4，监测作业装置的稳定工作。系统保护模块4内部设计有欠电压单元和温升保护单元，通过监测系统的温度和电压来确保驱动电机15的稳定运行及系统正常工作，为设备提供了多层
次的安全保障，防止长时间使用内部温度升高和电源电压下降，难以保障系统电压稳定提
供，具体的包括电气过载保护、过热保护以及异常工况报警等功能；这种多重保护措施有效延长了设备的使用寿命，降低了操作过程中出现故障的可能性。

[0049] 进一步优化方案，辅助机构包括与主控制模块5电性连接的电源模块8，用于为作业装置的运行供电。电源模块8将24V直流电转化为5V直流电供控制系统运行，并将5V直流
电转化成3.3V供给主控制芯片使用。

[0050] 进一步优化方案，辅助机构包括与主控制模块5电性连接的按键电路模块9，用于手动控制作业装置的工作；辅助机构包括与主控制模块5电性连接的触控显示屏10，用于显示设备状态和测量得到的参数。按键电路模块9和用于电动扳手启停、工作模式选择；同时，装置配备的触控显示屏10不仅提供了直观的操作界面，还集成了参数显示、故障诊断、模式选择等功能，使得操作人员能够轻松地进行设备控制与监测。

[0051] 进一步优化方案，作业模块3包括与作业齿轮11啮合传动的传动齿轮组12，传动齿轮组12与第二动力齿轮14啮合传动。传动齿轮组12由多组的齿轮啮合组成，可用于传递动
力输出，实现动力换向，同时可通过调节齿轮的直径来调节力矩和转速的关系，进而放大驱动电机15的输出力。

[0052] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0053] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。