飛滑式巡線機器人控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、輸電線及桿塔附件長期暴露在野外，很容易受到材料老化、污穢等外界因素的損害，因此對輸電線路的巡檢和維護是電力系統(tǒng)安全運行的重要保障。目前常規(guī)巡檢方式效率低下，安全性不高，因此需要研究一種新型的巡線方式。本文結合四旋翼飛行器與爬行機器人的優(yōu)點，設計了一種能夠坐落于輸電線路上巡線的飛滑式巡線機器人，它具備自主飛行和線上自平衡滑行兩種功能。
　　本文首先根據(jù)電力線巡線的要求，提出了飛滑式巡線機器人的設計指標，并完成了飛滑式巡線機器人的基本

2、機械結構設計。和懸掛式巡線機器人做了詳細的對比；同時，根據(jù)倒立擺原理，設計了飛滑式巡線機器人線上自平衡控制，同時詳細規(guī)劃了飛滑式巡線機器人的巡檢流程。
　　其次介紹了飛滑式巡線機器人慣性導航系統(tǒng)；詳細介紹了基于歐拉角、方向余弦矩陣和四元數(shù)的三種姿態(tài)解算算法，并對比分析了這三種姿態(tài)解算算法的優(yōu)缺點；通過對飛滑式巡線機器人的受力分析，得出了飛滑式巡線機器人的位移運動方程和旋轉運動方程，最終得到了系統(tǒng)的非線性模型以及六個自由度的傳遞函數(shù)

3、。
　　然后，本文對比分析了常規(guī)PID控制和模糊PID控制的優(yōu)缺點，最終選定模糊PID控制作為飛滑式巡線機器人的飛行控制算法。對于飛滑式巡線機器人的線上自平衡問題，采用帶死區(qū)的PID控制，通過實驗分析，驗證了該方案的可行性。
　　最后，本文給出了飛滑式巡線機器人的硬件電路器件選型和電路設計，飛控主芯片選用的是ATMEGA2560微控制器；同時，設計了軟件流程，并用C++編寫完成了姿態(tài)數(shù)據(jù)采集各模塊的程序，測試結果表明飛滑式巡