基于北斗高精度位置服务的无人机变电站自主巡检应用的研究

利用北斗高精度定位技术,无人机自主飞行技术,无人机通讯技术构建了无人机在变电站等狭小空间内的巡检体系。该体系包括无人机巡检路径标准规划与采集验证、基于高精度位置服务的无人机自主飞行控制系统、无人机与应用平台通信控制、无人机巡检成果识别与管理。设计了基于高精度定位技术的无人机变电站自主巡检整体架构、无人机自主巡检安全策略和自主巡检事务处理机制、无人机视频位置实时回传系统,研发了无人机变电站自主巡检系统。经过实地测试,在北斗高精度定位服务的辅助下,无人机自主巡检重复飞行在拍照点的悬停精度平均可以达到5 cm(E-W)、6 cm(N-S)、7 cm(H),姿态朝向角平均为56″,说明在该系统的保障下,无人机可以在变电站等狭小区域内安全有效地进行巡检作业。     

基于泛在物联网的多机编队智能自主巡检移动式机舱研制与应用

为提高输电线路智能化巡检水平,同时提升巡检工作效率,针对内蒙古地区输电线路运维跨度大、环境复杂、单向辐射半径长、人员到岗率低等问题,研制了基于泛在物联网的多机编队智能自主巡检移动式机舱。该机舱可搭载5架无人机编队自主多任务飞行,实现巡检数据全面采集、运行状态全面感知。采用广域/局域通信技术,实现边走边巡、异地起降;配置12位智能充电柜,实现远程操控寻址充电接力续航;配置GPS/RTK双模导航系统,通过采用前端识别+边缘计算+后端识别+深度学习技术,实现一键生成缺陷分析报告及智能巡检APP审批消缺功能。该移动式机舱在呼伦贝尔地区进行巡检应用,效果显著。     

混合双电源系统倾转旋翼无人机的设计

针对复合翼构型的倾转旋翼无人机的缺点和不足,设计了一种氢锂混合能源倾转旋翼无人机。文章详细介绍了整体设计、可倾转旋翼动力系统、混合双电源系统和飞行控制系统等内容。这种无人机克服了现有复合翼构型的倾转旋翼无人机的缺点和不足,具有垂直起降、空中悬停、高速巡航、续航能力增强、载重能力增加、环保的优点。     

基于观测器的无人机编队自适应容错控制

针对多无人机编队飞行中的僚机故障问题,设计了一种基于观测器的自适应容错控制方法。首先,基于领导跟随法建立了无人机编队模型及僚机故障的编队模型,并将其划分为位置子系统与偏航角子系统。其次,基于观测器技术对位置子系统中的状态和故障进行观测,并结合观测的状态和故障信息构造状态反馈控制律;然后,基于自适应方法给出偏航角子系统的控制设计方案,并用Lyapunov理论证明系统跟踪误差最终有界收敛。通过仿真,本文算法在发生故障后对系统的完全跟踪时间和稳态误差分别比基于鲁棒故障估计的方法最大降低了76%和70.3%,并且均比传统观测器的方法明显减少较大,证明了本文算法能更好的克服偏差故障带来的不利影响,有效实现四旋翼无人机群的编队飞行。     

实景数字游戏无人机控制系统的设计与实现

主要将研制开发的实景数字游戏无人机控制系统的设计和实现做了全面的介绍,完整地分析了无人机的控制方法。首先通过1个无线通信模块Wiport建立了1个符合IEEE802.11b协议的无线局域网通信平台作为无人机控制信号通信系统。在此平台上,采用CPLD硬件,并编程完成对无人机飞行状态的控制,同时反馈无人机飞行的实时状态给服务器。本设计中的方案和控制方法也可应用于其他可在无线局域网中无线控制的游戏设备,比如无线控制机器人、无线控制航模等。     

低速无人机自主着陆控制技术研究

针对无人机自主着陆问题,给出了无人机自主着陆控制系统结构,分别设计了着陆段纵向控制回路和横侧向控制回路的控制律,提出了一种基于待飞距离的无人机着陆轨迹,将着陆轨迹划分为四个阶段：进场飞行段、直线下滑段、指数拉平段以及跑道滑行段,并针对各个飞行阶段分别给出了纵向轨迹方程。在MATLAB环境下对某低速无人机着陆段控制进行仿真,仿真结果表明：本文提出的基于待飞距离的无人机着陆轨迹和针对该着陆轨迹设计的控制律,能够有效地实现无人机安全平稳着陆,符合预定的指标要求。     

无人机自动避障技术在输电线路巡检中的应用

基于无人机技术在输电线路巡检中的广泛应用,重点研究如何实现多旋翼无人机自主避障功能。若无人机在飞行过程中对遇到的各类障碍物能够提前预判,并能自动规避,将大幅度提高无人机在线路巡检的安全性。设计在无人机信号输入端与飞控模块之间增加自动避障模块,功能为实时检测无人机与障碍物间的距离并将相关信息反馈给飞行控制模块,系统根据测距结果重构出飞行控制信号,在不改变无人机软硬件的情况下,达到精准避障的效果。研究的自动避障技术从Arduino平台、超声波测距、电源模块、Arduino UNO与飞控接口等方面入手,降低无人机避障模块的开发成本与设计风险,相较于其他避障方式减少了测量和判断时间,实时避障性能较好,具备功耗低、价格低廉、距离信息感知效果好的优点。     

基于激光点云精确定位的输电线路无人机自主巡检系统研究

为了实现输电线路无人机全自主巡检,减少手动飞行控制操作,本研究实现了一种基于激光点云精确定位的无人机自主巡检系统,通过高精度三维激光点云数据实现航线自主规划、自主生成,从而实现无人机全过程无人化巡检作业飞行。试验结果表明,基于激光点云精确定位的无人机在自主巡检飞行过程中,具备空间碰撞检测与自动壁障能力,有效保证无人机飞行安全,降低电网潜在风险,提高输电线路巡检效率和运行可靠性,为后续输电线路巡检探索提供新的发展方向。     

无人机飞控系统在高压电磁场中的抗干扰技术研究

采用无人机巡检系统对架空输电线路开展巡检作业,需要在无人机与地面站之间进行遥测、遥控信号及影像的实时传输.当信号和影像传输过程中,由于电磁干扰的影响,即使在较小距离下,无人机飞控系统的数据传输也时常出现丢包、时延较大等现象,并且受交直流线路电压、通信基站、地形环境等影响,无人机飞控系统的通信、飞行控制和任务控制等各模块之间的协调控制响应性能较差,对无人机巡检系统位置和姿态控制带来极大困难,实际应用中也因此出现过坠机事故.因此,需要提高无人机巡检系统数据链路抗干扰能力,以及通信、飞行控制和任务控制等各单元之间的电磁兼容性能和协调操控响应性能,以保证作业的安全性.     

多旋翼无人机多功能起降辅助平台的研制

目前多旋翼无人机多用于输电线路巡检作业,输电线路所处区域地理环境复杂受外界复杂地形环境影响。地面倾斜度过大、地表障碍物过多、扬尘较大,导致螺旋桨破损断裂及照相机进灰无法拍照等设备故障,造成巡检作业无法正常开展。多旋翼无人机起降平台主要分为起降平面和支撑腿两大部分,通过支撑腿的可调功能,解决了复杂地形旋翼无人机起降坡度大的问题。该平台使无人机设备与地面保持一定距离,有效隔离起降点地表扬障碍物,阻挡扬尘、砂石等异物,满足公司所辖线路无人机巡检作业要求。该成果经过实际应用,为多旋翼无人机提供专用起降平台,有效降低了多旋翼无人机故障发生概率,提高多旋翼无人机巡检作业效率,节约无人机设备维护成本,具有较高应用价值。     

基于机器视觉的无人机自主着陆技术

为了提高无人机着陆过程中的自主性和智能性,提出了一种基于机器视觉的无人机自主着陆算法。算法采用了红外图像与可见光图像协同的方式,首先对着陆模型进行设计;其次,通过着陆模型的颜色、纹理、热成像等特征对着陆模型进行检测识别;最后,通过确定降落模型的质心位置并跟踪,实现无人机的位姿调整。实验表明,该算法大大降低了基于机器视觉进行无人机位置识别时对环境光线的要求,提高了基于机器视觉的无人机自主着陆控制系统的抗干扰能力,实现了基于机器视觉进行自主降落的无人机的全天候自主着陆。     

巡检机器人无刷直流电机伺服系统的设计

根据高压输电线巡检机器人的运行特点,以英飞凌公司的XE167FM实时信号处理器为控制核心,设计了一套采用转速、电流、位置三闭环控制结构的全数字化无刷直流电机(BLDCM)伺服系统.详细介绍了该伺服系统各主要模块的硬件设计,给出了系统的软件设计思想及流程图.实验结果表明该伺服系统响应快、精度高,运行稳定可靠,能够很好地满...     

基于红外视觉的固定翼无人机自动着陆引导系统

固定翼无人机自动着陆需要跟踪速度快、精度高的引导系统,本文设计并搭建了一套基于红外视觉的无人机自动着陆引导系统。文中首先介绍了视觉着陆引导系统的原理、组成,并分析其数学模型;在无人机上设计了红外视觉识别标志,设计并编写了引导系统图像处理算法和视觉跟踪算法;设计视觉着陆引导控制结构;最后,通过试飞实验对该系统的可靠性、跟踪速度和精度进行验证。实验结果表明本文设计的自动着陆引导系统能够很好地满足固定翼无人机精确自动着陆的要求。     

基于微型四旋翼无人机的智能导航系统

为了实现四旋翼无人机的自主飞行,设计了该智能导航控制系统.飞行控制器采用陀螺仪与三轴加速度传感器相结合的方式检测飞行器姿态,通过ATMEGA644芯片分别控制4个电机驱动模块调速来实现飞行姿态的改变.导航系统通过ARM7控制GPS模块与电子罗盘,获取飞行器的实时位置,并利用软件滤波的方式提高了定位精度.设计了上位机控制...     

全闭环飞锯运动控制的实现

目前在自动化生产线上广泛应用的飞锯机大都采用半闭环控制,安装在电机轴后面的编码器只能够间接的反映飞锯锯车的运行速度和位移。由于减速箱,齿轮齿条传动存在的间隙和机械磨损等非线性因素的影响导致半闭环控制的飞锯机的定尺误差大,运行不稳定。为了提高飞锯机在线动态锯切精度、保持良好的稳定性,该文讲述了～套包括上位机、PLC、伺服放大器的新型飞锯控制系统。此伺服控制系统采用全闭环的模糊PID位置控制,能够消除机械传动环节的非线性因素,提高了飞锯机的锯切精度。     

具有通信约束的网络控制系统的协同优化方法

对于传感器、控制器和执行器典型空间分布且具有通信约束条件的网络控制系统,应用通信序列的概念和混合逻辑动态的构架,将其建模成一类集成控制和调度的通信约束离散周期系统。采用线性矩阵不等式来描述信息调度与控制的协同优化问题,使闭环系统具有指数渐近稳定。启发式求解方法在最优H∞性能下解决了信息调度策略问题,同时也节省了搜索最优解的计算时间。     

智能无人机站设计

介绍了智能无人机站的硬件结构以及系统软件功能,在硬件结构上充分考虑了机站野外使用的恶劣环境,具备防雨雪、防风的结构;在系统软件上,提供了电源管理功能、无人机管理功能、通信功能、数据存储传输功能.智能无人机站的控制模块基于STM32F407开发,配备WiFi模块、4G模块、气象传感器等设备.经过测试,设备稳定可靠,为电力...     

基于国产芯片的雷达伺服多通信系统

对国产器件的雷达伺服多通道通信平台进行研究，针对雷达伺服系统硬件自主可控和多通道通信复杂的问题，提出一种基于MCU+FPGA架构的国产雷达伺服多通道通信系统，以此来提升伺服控制的可靠性、冗余性和通用性，设计了6路RS 422融合结构，完成和各分系统组件之间的通信，并在Altium Designer上完成了器件原理图设计和印制电路板的布局布线，实现了印制板电路6层堆叠设计和实物静态测试。测试结果表明本设计的通信系统满足设计需求，能够实现国产替代。     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。