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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114839876B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210450338.1，技術領域涉及：G05B13/04；該發明授權一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法是由廖逸豪;毛婧超;安文清;關海龍設計研發完成，并于2022-04-26向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法，將橋梁纜索檢測機器人在橋梁纜索上的振動作為干擾，使用姿態傳感器檢測機器人的運動狀態；磁吸附機器人在斜纜索上運動，若出現振動，則姿態傳感器會檢測到加速度信號，并且用工控機讀取加速度信號值，再根據信號大小，調整輸出端口電壓值的大小；最后利用buck升壓模塊將工控機輸出端口的電壓值放大，通入電磁機構兩端。采用滑模控制方法來控制工控機輸出端口的電壓從而控制通入電磁機構線圈的電流。本發明機器人能根據檢測的振動信號，自動選擇最合適的電磁力大小進行控制。

本發明授權一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法在權利要求書中公布了：1.一種磁吸附纜索爬升機器人電磁力控制方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1，根據線圈匝數，接觸面積，電流大小和氣隙長度建立電磁力相關模型： 其中，Fdc表示電磁力大小，I表示電流大小，N表示線圈匝數，為保險系數，其值在0.05～0.15之間，μ0為空氣的導磁系數，其值為4π×10-7Hm，S表示磁極與斜纜索的相對面積，δ表示氣隙平均長度； 步驟2，磁極的形狀為弧形，根據磁極處曲線的數學方程和繩索處曲線的數學方程得到氣隙的總長度為： 其中，表示氣隙總長度，X表示直角坐標系橫坐標的值，Y1表示直角坐標系中磁極曲線縱坐標的值，R1表示磁極曲率半徑，Y2表示直角坐標系中繩索曲線縱坐標的值，R2表示繩索半徑大小，將步驟2得到的氣隙總長度除以磁極的長度則能夠得到步驟1的氣隙的平均長度； 步驟3，將磁吸附機器人的振動作為干擾源，利用姿態傳感器檢測磁吸附機器人的加速度變化情況，接收橫向加速度以及縱向加速度的信息，進而檢測磁吸附機器人的抖動狀態； 步驟4，利用工控機讀取步驟3的兩個加速度信號值，在工控機內對兩個值進行處理，得出總加速度平均值|a|；根據平均值的不同，將晃動等級分為11級，得出加速度平均值|a|與輸出電壓參考值的關系式： 在工控機中對總加速度平均值|a|進行實時比較，得出輸出電壓參考值 步驟5，設計滑模面sk為： sk＝mEk+vk 其中，m為待設計參數，Ek為電壓跟蹤增益，vk為輸出電壓誤差積分，且sk0，vk0，m0； 輸出電壓誤差積分vk進一步表示為： vk＝vk-1+GEk-1 其中，G為積分增益； 步驟6，根據步驟5，使系統的初始狀態被配置在滑模面上，設置輸出電壓誤差積分vk的初始值v0為： v0＝-mE0 步驟7，設計滑模電壓控制器，且采用離散等效控制律： sk+1-sk＝0 其中，sk+1為向前遞推一采樣時間步的滑模面，在采樣時間步足夠小的情況下，認為輸出電壓參考值在一個采樣周期內保持不變： 得出Buck電路的滑模控制律為： 其中，是等效控制的滑膜控制率，C為電容值，R為電阻值，T為采樣周期，uok為電壓反饋值，fk為集中擾動的估計值； 為使系統能夠始終到達準滑動模態，增加不連續的切換控制項： 其中，是附加切換控制項，C為電容值，T為采樣周期Ksw為切換項增益，且Ksw0，sgnsk為滑模面sk的符號函數； 最后整理得出滑模電壓控制器的完整形式為： 步驟8，引入“延遲擾動估計”策略，通過計算上一采樣時刻的集中擾動值fk-1來近似估計本時刻的擾動： 步驟9，對輸出電壓uo進行實時采樣，將輸出電壓參考值作為輸入變量之一，與實時輸出電壓uo作差得出Ek且fk-1輸入到式中，得出電感電流參考值 其中，fk-1為集中擾動的估計值； 步驟10，對電感電流iL進行實時采樣，并使其與電感電流參考值作差，對差值進行電流內環PI控制，并對等效占空比進行PWM； 步驟11，PWM信號對Buck電路中的MOSFET進行控制，以得到理想的電壓值，理想的電壓值通過工控機輸出端口輸出到DC-DC升壓模塊，最終將電壓輸出到電磁機構兩端，產生相應電流，保證電磁機構產生足夠的電磁力使磁吸附機器人不會在振動狀態下發生掉落事故。

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