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机器人关节用伺服电机关键技术与展望

电工技术学报 2025年

作者：史婷娜徐奕扬谭本慷颜冬陈浩曹彦飞浙江大学电气工程学院浙江大学先进电气装备创新中心

智能机器人近年来已成为全球性的研究热点，其硬件系统的优化高度依赖高性能的关节执行器。伺服电机因具有高控制精度、高动态响应和成熟的商用市场，目前已成为机器人关节执行器的主流驱动部件。随着机器人类型的衍拓、智能化的提升，... 详细信息

智能机器人近年来已成为全球性的研究热点，其硬件系统的优化高度依赖高性能的关节执行器。伺服电机因具有高控制精度、高动态响应和成熟的商用市场，目前已成为机器人关节执行器的主流驱动部件。随着机器人类型的衍拓、智能化的提升，机器人关节用伺服电机面临诸多新的需求和挑战。本文全面梳理了机器人关节用伺服电机的特点、产业现状、关键设计技术和前沿发展方向。首先，基于机器人的上层需求，将关节执行器按传动部件类型和传动部件与电机的组合架构进行分类。在此基础上，分析不同机器人类型中伺服电机的特点，归纳不同拓扑结构的伺服电机在机器人中的适用场景和产业现状。然后，从概念设计、电磁分析与优化设计、热分析与冷却设计、机械分析与可靠设计四个方面总结机器人关节电机设计的关键技术。最后，总结机器人关节电机设计的技术难点，并探讨前沿技术的发展方向。

关键词：伺服电机机器人关节执行器电机设计技术

基于特征子系统的跟网/构网设备混合外送系统小干扰稳定性分析方法

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电工技术学报 2025年

作者：唐宇胡光刘永江付强辛焕海浙江大学工程师学院浙江大学电气工程学院内蒙古电力科学研究院四川大学电气工程学院

新能源外送系统中已呈现跟网与构网设备混合并网的发展趋势，外送系统动态阶数高、跟网/构网等异构设备集群间、设备集群与网络间动态交互复杂，给小干扰稳定性的机理分析与量化计算带来了挑战。该文提出了面向跟网/构网设备混合外送系... 详细信息

新能源外送系统中已呈现跟网与构网设备混合并网的发展趋势，外送系统动态阶数高、跟网/构网等异构设备集群间、设备集群与网络间动态交互复杂，给小干扰稳定性的机理分析与量化计算带来了挑战。该文提出了面向跟网/构网设备混合外送系统小干扰稳定性分析的特征子系统计算方法，通过将复杂高维系统等效为跟网/构网两机互联的特征子系统，降低了外送系统动态阶数、保留了上述动态交互过程，实现了外送系统小干扰稳定性的高效准确分析。首先，构建了含跟网/构网设备的新能源外送系统全阶模型，基于矩阵块对角化原理，得到了模式等效的特征子系统；然后，面向一般化场景，采用节点分裂方法解决跟网/构网设备数量不平衡问题，提出了基于特征子系统的外送系统小干扰稳定性分析方法；最后，基于时域仿真验证了该文方法在跟网/构网设备混合外送系统小干扰稳定性分析中的有效性和所得结论的正确性。

关键词：新能源外送系统跟网和构网设备特征子系统小干扰稳定性模式等效

基于多智能体深度强化学习的随机事件驱动故障恢复策略

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电力自动化设备 2025年

作者：王冲石大夯万灿陈霞吴峰鞠平河海大学电气与动力工程学院浙江大学电气工程学院华中科技大学电气与电子工程学院

为了减少配电网故障引起的失负荷，提升配电网弹性，提出一种基于多智能体深度强化学习的随机事件驱动故障恢复策略：提出了在电力交通耦合网故障恢复中的随机事件驱动问题，将该问题描述为半马尔可夫随机决策过程问题；综合考虑系统故... 详细信息

为了减少配电网故障引起的失负荷，提升配电网弹性，提出一种基于多智能体深度强化学习的随机事件驱动故障恢复策略：提出了在电力交通耦合网故障恢复中的随机事件驱动问题，将该问题描述为半马尔可夫随机决策过程问题；综合考虑系统故障恢复优化目标，构建基于半马尔可夫的随机事件驱动故障恢复模型；利用多智能体深度强化学习算法对所构建的随机事件驱动模型进行求解。在IEEE 33节点配电网与Sioux Falls市交通网形成的电力交通耦合系统中进行算例验证，结果表明所提模型和方法在电力交通耦合网故障恢复中有着较好的应用效果，可实时调控由随机事件（故障维修和交通行驶）导致的故障恢复变化。

关键词：随机事件驱动故障恢复深度强化学习电力交通耦合网多智能体

基于能量优化和超时传输的水声传感器网络路由协议研究

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控制与决策 2025年第1期40卷 55-63页

作者：王雪怡刘妹琴张森林浙江大学电气工程学院西安交通大学人机混合增强智能全国重点实验室浙江大学金华研究院

高性能水声路由协议要求协议具有高吞吐量的同时,能耗尽可能小,这是提高能源利用效率的关键.针对这一问题,提出基于能量优化和超时传输的水声传感器网络路由协议.首先,路由寻找阶段融合能量均衡策略并利用退避机制尽可能接收多的路由请... 详细信息

高性能水声路由协议要求协议具有高吞吐量的同时,能耗尽可能小,这是提高能源利用效率的关键.针对这一问题,提出基于能量优化和超时传输的水声传感器网络路由协议.首先,路由寻找阶段融合能量均衡策略并利用退避机制尽可能接收多的路由请求再进行回复来控制路由开销;然后,数据传输阶段引入超时传输机制,利用主备份路由协同传输并监听和判断链路有效性,融合碰撞避免机制规避碰撞;最后,通过仿真和水下实验与按需平面距离向量路由协议(Ad Hoc on-demand distance vector routing, AODV)和矢量转发路由协议(vector based forwarding, VBF)进行对比.仿真实验结果表明:所提出协议相比于AODV与VBF,吞吐量和数据包成功接收率均有提升,且具有更低的单位字节能耗;水下实验结果表明:相比于AODV,所提出协议吞吐量提升了11.84%,数据包成功接收率提升了15.62%,单位字节能耗可降低0.10 J.

关键词：水声传感器网络路由协议能量优化超时传输退避机制碰撞避免机制

考虑节点碳排放强度的输配协同多目标最优潮流

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电力建设 2025年

作者：张祥龙袁兆祥董树锋刘颖肖智宏田羽洲国网经济技术研究院有限公司浙江大学电气工程学院

在“双碳”计划稳步推进、分布式能源广泛接入的背景下，由于输配电网潮流分布的变化，其原有等值模型的计算精度和计算效率受到挑战，同时碳排放如何纳入输配运行优化也成为有待探讨的课题。为应对以上挑战，首先提出一种基于异构分解... 详细信息

在“双碳”计划稳步推进、分布式能源广泛接入的背景下，由于输配电网潮流分布的变化，其原有等值模型的计算精度和计算效率受到挑战，同时碳排放如何纳入输配运行优化也成为有待探讨的课题。为应对以上挑战，首先提出一种基于异构分解算法的输配协同分布式最优潮流模型，其能够在保障输、配电网各自信息安全的同时，提升最优潮流计算的收敛性。然后提出了采用碳流理论计算节点碳排放强度的计量方法，形成了同时考虑经济性与节点碳排放的多目标最优潮流模型，并提出了基于满意度函数求解思想的多目标线性加权处理方法，解决了异构分解算法难以对max-min类目标函数构造增广拉格朗日函数的问题，降低了求解难度。最后，通过算例验证了所提模型的准确性和有效性。

关键词：多目标优化最优潮流碳流理论输配协同异构分解法

基于MICP法的巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土的试验研究

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工程科学学报 2025年第1期47卷 158-169页

作者：王艳张李奕岚唐晓武朱鹏陈冠年阮方毅宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211 浙江大学建筑工程学院杭州310058

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对... 详细信息

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对固化土中Cd^(2+)浸出特性影响显著,不添加Ca^(2+)时,当尿素浓度为0.5 mol·L^(-1),固化土的Cd^(2+)浸出质量浓度(0.42~5.64 mg·L^(-1))最低;添加Ca^(2+)后,Cd^(2+)浸出浓度略有增大,胶结液中尿素和Ca^(2+)浓度均为0.5 mol·L^(-1)时,Cd^(2+)的固化效果较好.延长养护时间,固化后土体的抗压强度增加,Cd^(2+)浸出浓度降低且固化效果提高;增大Cd^(2+)浓度,固化后土体的抗压强度降低,Cd^(2+)浸出浓度提高;添加Ca^(2+)有助于增强镉污染土的固化效果,在养护时间为28 d时,当Cd^(2+)浓度为100 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到312 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度(234 kPa)提升了33.3%;当Cd^(2+)浓度增大至1600 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到269 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度提升了57.3%,试样的浸出浓度降低了15.4%;经淋滤后,添加Ca^(2+)的试样滤出液中Cd^(2+)浓度始终低于未添加Ca^(2+)试样.固化后土中弱酸可提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转变,添加Ca^(2+)进一步降低弱酸可提取态镉所占比例,减小了Cd^(2+)的迁移能力.

关键词：微生物诱导碳酸盐沉淀镉污染土巴氏生孢八叠球菌固化

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弱通信条件下多水下自主航行器分布式编队轨迹规划

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控制与决策 2025年第1期40卷 71-79页

作者：宋逸哲刘妹琴董山玲郑荣濠魏平浙江大学电气工程学院西安交通大学人机混合增强智能全国重点实验室

针对随机通信时延和时变通信拓扑条件下的多水下自主航行器编队轨迹规划问题,将随机梯度上升算法引入分布式模型预测控制方法中,提出一种在线分布式轨迹规划方法.首先,通过采样贝塞尔曲线,将轨迹规划问题转化为一系列优化问题.然后,通... 详细信息

针对随机通信时延和时变通信拓扑条件下的多水下自主航行器编队轨迹规划问题,将随机梯度上升算法引入分布式模型预测控制方法中,提出一种在线分布式轨迹规划方法.首先,通过采样贝塞尔曲线,将轨迹规划问题转化为一系列优化问题.然后,通过拉格朗日对偶函数法分布式求解,在完成点对点轨迹规划任务的同时保持成员间通信连接.最后,基于拉格朗日对偶理论框架推导出所提出算法的收敛速度与最大通信时延的定量关系,通过在仿真场景下与现有方法的对比实验验证所提方法的可行性和有效性,并通过仿真实验探究水下自主航行器自身运动误差及定位误差对轨迹规划的影响.

关键词：多水下自主航行器轨迹规划弱通信模型预测控制分布式优化

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多工况下双定子永磁同步电机的优化设计

电气传动 2025年

作者：郑碧凝颜冬宋鹏张振阎彦浙江大学电气工程学院浙江大学先进电气装备创新中心

针对双定子永磁同步电机转矩波动大的问题，采用有限元法和田口法分别在额定点、最大转矩点和最大转速点对双定子永磁同步电机结构参数进行优化，并分析了各优化变量对电磁转矩性能的影响。然后，综合考虑各工况运行点下不同参数对电机... 详细信息

针对双定子永磁同步电机转矩波动大的问题，采用有限元法和田口法分别在额定点、最大转矩点和最大转速点对双定子永磁同步电机结构参数进行优化，并分析了各优化变量对电磁转矩性能的影响。然后，综合考虑各工况运行点下不同参数对电机性能的影响程度及各个参数影响程度占总影响程度比重，最终得到可兼顾三个工况运行点下电磁转矩性能的最优方案。结果表明，基于田口法进行双定子永磁同步电机多工况运行点的综合优化设计方法，可显著降低电机的转矩波动，提高电机的电磁性能。

关键词：双定子永磁同步电机转矩波动有限元法田口法

分数阶磁耦合谐振双向无线电能传输系统参数优化

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浙江大学学报(工学版) 2025年

作者：李若琼翁源李欣兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学新能源与动力工程学院

磁耦合谐振双向无线电能传输（BD-WPT）系统的参数多，导致系统影响程度不一致和参数配置困难，为此结合灰色关联度分析（GRA）和多目标粒子群优化（MOPSO）算法提出分数阶磁耦合谐振BD-WPT系统多目标参数优化方法.在分析系统传输特性... 详细信息

磁耦合谐振双向无线电能传输（BD-WPT）系统的参数多，导致系统影响程度不一致和参数配置困难，为此结合灰色关联度分析（GRA）和多目标粒子群优化（MOPSO）算法提出分数阶磁耦合谐振BD-WPT系统多目标参数优化方法.在分析系统传输特性和线圈参数解析式的基础上，采用GRA进行系统各个参数的影响评估，确定了5个核心参数.为了提高系统传输效率和线圈功率密度，采用MOPSO算法优化系统参数，结果表明通过GRA有选择性地优化核心参数，可使算法输出的解集优于未采用GRA的解集.结合电动汽车实际需求，选取最优解用于BD-WPT系统的设计参考.仿真结果显示，相校于国标参数对称系统，BD-WPT系数的传输效率提高了4.5个百分点，线圈功率密度提高了0.42 kW/m2.

关键词：双向无线电能传输(BD-WPT) 磁耦合谐振灰色关联度分析(GRA) 多目标优化多目标粒子群优化