小型旋翼无人机巡线模拟降雨系统

为了改善现阶段巡线小型旋翼无人机在降雨环境下巡检性能参差不齐的现状,根据无人机在降雨环境下的巡检功能要求,在分析降雨对飞行性能影响的基础上,有针对性地确定系统参数,采用西门子S7-200控制器构建了适用于小型旋翼无人机巡线的模拟降雨系统,阐述了系统的硬件组成、控制算法及软件实现,该系统可自动调节降雨强度、实时显示并存储试验数据.试验测试结果表明,系统稳定可靠,可检测小型旋翼无人机在降雨环境下的巡检性能,对于大、中型旋翼以及固翼等无人机的巡检性能试验开发具有重要意义.     

电力巡线自转旋翼无人机飞行控制的研究

目前,由于我国经济发展的不平衡性导致电源和负荷分布不均匀.我国西部及北部地区是电力能源的主要产地,而东部和南部地区是电力的负荷中心,大容量远距离输电在我国已然成为一种必然趋势.而自转旋翼无人机由于其特殊的操纵和控制特点,特别适合应用于电力巡线领域.分别对自转旋翼无人机的高度和速度通道进行了研究,设计了高度和速度通道的控制策略;并针对自转旋翼机在转弯飞行时容易出现侧滑的弊端,设计了转弯控制回路的侧偏修正控制律,提高了自转旋翼无人机的飞行稳定性.运用Matlab软件对控制通道进行了仿真验证,证明了以上控制通道设计的正确性,从而保证了自转旋翼无人机的飞行安全.     

多旋翼无人机在人防指挥通信中的应用

近年来,随着飞行控制算法与航空电机等技术的发展,再加上高性能传感器等高新技术的发展进步,无人机的应用领域越来越大。多旋翼无人机技术使用的范围越来越大,其发展的优势是价格低廉且容易操控,由于携带方便和性能良好被广大应急部门纳入装备体系中,成为现代应急设备急救中的一部分。在未来的通信技术发展过程中,探析多旋翼无人机在人防指挥通信中的应用,有利于为无人机和通信技术的发展奠定良好的理论基础。     

系留多旋翼无人机及其在战术通信中的应用

介绍多旋翼无人机的发展和特点,针对其在无线通信中继应用中存在的问题和局限性,创新地提出通过加装系留供电系统实现系留多旋翼无人机的基本方案。可持续稳定滞空飞行的特点,使系留多旋翼无人机更适用于构建战术通信的无线中继平台。结合军事应用需求,分析对比了在不同地形下,典型战术电台在地面直接通信和通过系留多旋翼无人机中继通信的距离预计值。对比结果表明,采用系留多旋翼无人机搭载战术电台构成的中继平台,可显著提升战术通信系统的通信覆盖能力,应用和发展前景广阔。     

基于SO(3)的多四旋翼无人机编队协同控制

针对多四旋翼无人机系统的编队飞行问题,提出了基于特殊正交群SO(3)的协同控制设计方法.在给出编队空间队形和通信拓扑描述后,建立了多四旋翼无人机系统SO(3)控制模型.由于SO(3)与传统俯仰/偏航/滚转三通道模型具有不同的结构,文中进一步研究了SO(3)中无人机之间相对误差的表示方法,设计了适用于多飞行器的SO(3)控制器实现对编队和姿态的协同控制.推力控制器用于调节无人机的位置与速度,并在此基础上构造旋转矩阵形式的姿态协同指令.文中相应设计了SO(3)姿态控制器用于实现指令跟踪,最后从理论上对协同稳定性进行了分析.提出的控制方法能够使得多四旋翼无人机形成期望的队形,并且保持姿态一致进行稳定飞行.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

探析多旋翼无人机战场应用前景

在信息化作战需求分析的基础上,剖析了固定翼无人机的使用限制,阐述了多旋翼无人机在现代军事行动中的应用潜能.研究表明,体型、机动性、隐蔽性以及智能化程度上的劣质,导致部分装备在作战灵活性上已满足不了现代战争的需求,发展基于多旋翼无人机打造的侦察平台与精准打击平台将是一个较好的解决方案.而运用军民融合的发展模式挖掘多旋翼军用潜力,在提升军队作战能力,促进行业发展等方面均具有积极意义.     

多旋翼燃料电池无人机能量管理策略研究

针对多旋翼无人机续航时间短的难题,提出了燃料电池混合动力系统模糊控制能量管理策略。该算法将无人机需求功率误差信号、锂电池SOC和燃料电池氢气压强作为输入变量,燃料电池输出功率和锂电池输出功率作为输出变量,对无人机混合动力进行能量分配和管理。在MATLAB平台进行算法仿真,并基于该算法在STM32硬件平台设计实现了能量管理控制器。算法仿真及无人机飞行测试结果表明:该能量管理策略能够满足无人机负载快速变化的需求,无人机续航时间可达90 min以上,相比于单一锂电池动力系统,燃料电池混合动力系统的整体效率提高了80%,同时各设备工作于最佳状态。     

输电线路多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统

针对日益繁重的输电线路巡视工作以及输电专业无人机巡视方面难度大、风险高、自动化程度低等问题,本文提出了一种输电线路多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统及方法,结合人工智能图像识别技术实现了机巡数据的智能处理,建立了输电线路自动智能巡检作业的新模式.本文重点介绍了巡检系统的结构、功能及关键技术,通过佛山地区输电线路巡视的应用实践,该系统大大提高了电网巡检效率,证明了其有效性和合理性.     

基于DGPS航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术研究

为了解决多旋翼无人机在飞行作业过程中受到环境磁干扰导致作业异常的问题,在使用DGPS进行差分定位的基础上,提出了一种基于航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术;其基本原理是,当多旋翼无人机受到磁场干扰时,其飞行航迹会偏离预设航线,检测其航迹的偏离距离,通过与阈值比较,可以用来判断是否存在环境磁干扰;实验结果表明该方法可以有效检测环境磁场异常,在某些情况下比传统的磁航向角误差阈值检测方法可靠性更高,虚警率更小;综合使用航迹偏差检测方法和磁航向角误差检测方法,可有效(提高)环境磁场异常检测的准确度,降低虚警率。     

四旋翼无人机的多模型故障诊断

四旋翼无人机是一个强耦合非线性被控对象,准确地判断故障情况,并及时调整控制器参数对无人机的安全飞行具有重要的意义。针对四旋翼无人机的执行器部分失效故障,提出了一种多模型在线故障诊断方法。该方法根据不同故障模式建立故障模型集,通过模型集的并联运行对无人机工作模式进行在线监测。仿真结果表明,对于单旋翼执行器部分失效故障,该方法能够快速准确地获得故障模型参数。     

全电压等级无人机高空巡检自主导航线路切换技术研究

针对无人机巡检电压等级较高的输电线路时,可能会因杆塔整体结构过于复杂导致导航线路混乱无法有效完成巡检工作的问题,研究全电压等级无人机高空巡检自主导航线路切换技术。将无人机导航线路规划问题转换为蚁群确定最优或次优路径问题,利用信息素挥发因子动态自适应调整规则,改善蚁群算法易出现局部最优以及较慢收敛的情况,完成导航线路规划。基于规划结果,采用自抗扰控制算法,设计包含微分器、扰动估计补偿等设备的自抗扰控制器,通过控制器调整航向角方向,实现导航线路切换控制。实验结果表明,所研究技术能够通过不同航向角度切换,完成输电线路高空巡检目的,且航线规划效率满足无人机高空巡检自主导航线路切换的实时性要求。     

A Novel Actuation Concept for a Multi Rotor UAV

This paper proposes a novel strategy to improve the performance and fault tolerance of multi-rotor vehicles. The proposed strategy uses dual axis tilting propellers and thus enables three different actuation mechanisms, namely, gyroscopic torques, thrust vectoring and differential thrusting. Unlike the conventional quadrotor, the proposed strategy offers a wider range of control torques by combining the three actuation mechanisms. Conventional quadrotors cannot be reconfigured if one of rotors fails. However, the proposed strategy is still able to reconfigure the vehicle with complete failure of one rotor and a pair of adverse motors. In order to prove this concept, a dual axis tilting UAV is first designed and prototyped. Next, a mathematical representation of the prototyped vehicle is modelled and verified using experiments. Then, a control system is developed based on a PD controller and pseudoinverse control allocator and validated through tests on a rig and flight tests. The tests show that the vehicle is faster than a conventional counterpart and that it can resist the failure of two rotors. Finally, this paper suggests how to lead further substantial improvements in performance.     

高压输电线路巡检机器人的专家控制系统

传统高压输电线路巡检机器人智能化程度低、作业不稳定。为此,提出一种基于规则的专家控制系统。给出系统的基本结构和知识库,利用VC++及CLIPS语言的混合编程方法设计推理机,对机器人进行运动规划,并建立规则库,将机器人运行过程中产生的事实与规则库中的规则匹配,以触发相应的动作。实验结果验证了该系统的有效性。     

输电线路无人机自主巡检方法研究与应用

为了解决输电线路无人机巡检作业易受恶劣天气影响、远距离遥控不及时、通信稳定性差等问题,提出了一种输电线路无人机自主巡检方法.首先,利用卡尔曼滤波算滤除原始线路中的轨迹噪点,采用垂距法对轨迹冗余点进行过滤,优化巡检航线;其次,提出基于巡检对象差异特性的动态优化定位方法提升无人机巡检质量.以某220 kV输电线路杆塔进行测试,测试结果表明,提出的方法解决了航线采集以及定位优化问题,贯穿航线学习到自主巡检的流程之中,兼顾了无人机自主巡检效率以及巡检精确度.     

高压输电线路多维数据的中台技术

基于目前高压输电线路、杆塔的台账信息、巡检信息等呈现孤岛状态,本文阐述了一种高压输电线路多维数据的中台技术应用案例,针对直升机、无人机、人工巡检对缺陷描述所产生的数字信息、文档信息、图片信息及视频信息,提出了基于中台技术的解决思路,围绕保障输电线路运行安全这一目标,对基础信息、动态信息、管理信息进行合理层级划分,提升信息化水平,为后续决策奠定扎实的基础.     

基于无人机载多载荷的输电线路巡检方法研究检测

无人机进行电力线路巡检的作业模式在南方电网已经开展了一些示范验证并获得一定的推广应用,目前的巡检方式多为无人机或有人机挂载激光雷达进行巡检。为提高线路巡检效率、提高隐患目标识别准确度,本文提出激光雷达和可见光相机一体化应用的方法来提高巡检自动化程度、提高巡检精细度、提高作业效率及可靠性。首先针对一次飞行同步采集巡检区域的激光点云数据和可见光影像数据,在对采集的数据分别进行相应的预处理;然后将点云数据和影像数据融合处理分析,实现输电线路隐患目标自动识别和精准定位。采用旋翼无人机实际巡检获取的输电线路激光点云数据和影像数据对该过程进行了验证,试验结果表明,基于无人机载多载荷的输电线路巡检具有较高的自动化程度和准确性,缺陷识别检测的水平距离误差为0.1467米,缺陷识别的垂直距离误差为 0.1025米,缺陷识别的净空距离误差为0.1575米,识别检测效果良好,对输电线路巡检具有重要的意义。     

面向斜拉桥索塔巡检的旋翼UAV避障航迹规划

针对斜拉桥索塔巡检的旋翼UAV避障航迹规划问题,提出了一种面向斜拉桥索塔巡检的旋翼UAV避障航迹规划方法。该方法以巡检过程中旋翼UAV的能量消耗为航迹优劣评价指标,利用基于信息熵理论改进后的遗传算法获取能量消耗最少航迹,并提出双圆弧避障策略对航迹上存在斜拉索障碍的局部区域进行航迹重新规划,使之能有效地避让斜拉索障碍,保障旋翼UAV的飞行安全。以咸阳渭城桥索塔的外观巡检为例进行仿真验证,仿真结果表明,所提方法规划的航迹有效地降低了巡检旋翼UAV的能量消耗,确保了巡检旋翼UAV的飞行安全,能够较好地适用于斜拉桥索塔外观巡检。     

高压线路纵联保护基本原理与应用

介绍高压输电线路纵联保护的原理和分类,重点阐述光纤电流差功保护和闭锁式纵联高频保护的保护原理及一些主要问题.     

基于多传感器融合的无人机电力线巡检

电力线与下方物体的距离是输电线路安全运行的重要指标,需要对其巡检以保证其距离满足安全距离条件.提出一种测距方案,使用无人机基于三维场景重建测量电力线与下面的地物间的距离.通过将激光点云数据、影像数据和位置信息在时空维度配准,实时生成电力线路附近区域彩色图像与激光雷达的融合信息,利用深度学习算法多模态神经网络的RGB-Depth语义分割提取输电线路特征,基于体素、大规模语义场景重建以及导线建模,通过拟合线模型铅垂线方法对下方地物安全距离进行实时检测,实现了判断电力线下方地物距离是否符合安全生产条件.实验结果证明该测距方案具有实用性和准确性,有助于提高输电线路运维水平.