電力巡檢四旋翼無人機(jī)自主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電力巡檢對國家電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，但傳統(tǒng)人工電力巡檢不能達(dá)到巡檢安全性和效率性的要求，所以電力巡檢亟需更好的方法。相比人工電力巡檢，無人機(jī)巡檢方式能很好地滿足這些要求，其中因?yàn)槎嘈頍o人機(jī)的原地起飛降落和空中定點(diǎn)懸停特性而得到最廣泛的應(yīng)用。本文的目的是針對電力巡檢中的四旋翼無人機(jī)研制出一套自主飛行控制系統(tǒng)，包括底層控制算法的研究和上層自主飛行策略的研究，提高無人機(jī)在電力巡檢中的自主性和效率。
　　為了對研究背景有全面的了解

2、，首先介紹了電力巡檢的意義以及遇到的問題，提出無人機(jī)是解決這些問題的有效途徑，并闡述了三類無人機(jī)的區(qū)別與各自的優(yōu)缺點(diǎn)。為了能對本文研究的自主飛控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載飛控系統(tǒng)和地面遙控系統(tǒng)三個(gè)部分為四旋翼無人機(jī)設(shè)計(jì)了硬件平臺(tái)，并詳細(xì)解釋了航姿參考系統(tǒng)和電機(jī)電調(diào)的基本工作原理。
　　基于四旋翼的慣性坐標(biāo)系和機(jī)體坐標(biāo)系以及它們之間的關(guān)系矩陣，分別以拉格朗日力學(xué)方法和牛頓力學(xué)方法為四旋翼建立了數(shù)學(xué)模型。在拉格朗日型數(shù)學(xué)模型的

3、基礎(chǔ)上，通過增加兩個(gè)虛擬控制量的方式將四旋翼的數(shù)學(xué)模型解耦成位置子系統(tǒng)和姿態(tài)子系統(tǒng)兩部分，將欠驅(qū)動(dòng)模型轉(zhuǎn)化為全驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行研究。結(jié)合電力巡檢中四旋翼的實(shí)際飛行模式作出兩個(gè)必要的假設(shè)，在這兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上達(dá)到簡化其姿態(tài)子系統(tǒng)的目的，最后為簡化的姿態(tài)子系統(tǒng)和位置子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PID控制算法，其中姿態(tài)子系統(tǒng)采用了雙回路串級(jí)控制的模式，提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
　　為了讓四旋翼達(dá)到自主飛行控制的目的，本文從四旋翼飛行模式、飛行控制策