面向線路巡檢的無人旋翼機(jī)導(dǎo)航及控制.pdf

1、無人旋翼機(jī)具有低成本、高靈活性、高安全性的優(yōu)勢，使得電力巡檢成為無人旋翼機(jī)的一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域。而目前巡檢路徑規(guī)劃方法需要統(tǒng)籌各個巡檢目標(biāo)點，手動輸入到無人旋翼機(jī)導(dǎo)航控制系統(tǒng)，耗時長且容易出錯，給無人旋翼機(jī)巡檢任務(wù)帶來很大隱患。利用圖像處理檢測跟蹤高壓線路以自動生成巡檢軌跡，不僅增強(qiáng)了無人機(jī)巡檢的自主性，更加提高了巡檢效率和安全性。因此，研究基于圖像處理的全自動無人旋翼機(jī)巡檢高壓線路系統(tǒng)具有重大意義。
　　首先，本文分析了無人旋翼

2、機(jī)的基本工作原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制原理，用旋轉(zhuǎn)矩陣表征了無人旋翼機(jī)的運(yùn)動，推導(dǎo)了飛行控制剛體模型，分析了多級級聯(lián)PID控制器對無人旋翼機(jī)運(yùn)動狀態(tài)的控制過程。
　　其次，無人旋翼機(jī)的穩(wěn)定性是該巡檢高壓輸電線路系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。因此，本文在以下方面做了改進(jìn)優(yōu)化:針對常用的無人旋翼機(jī)大循環(huán)加中斷的構(gòu)架提出改進(jìn)方案，采用Linux贊助的開源無人機(jī)PX4項目構(gòu)架，文中分析了該架構(gòu)的組成部分以及各部分工作原理;分別使用互補(bǔ)濾波算法和擴(kuò)展卡爾曼算法

3、解算無人機(jī)運(yùn)動狀態(tài)，并對比其實驗結(jié)果;針對無人旋翼機(jī)的適應(yīng)性和魯棒性要求，設(shè)計了基于反步法的自適應(yīng)滑動模態(tài)控制器，并利用Simulink搭建了控制模型，仿真實驗結(jié)果表明該控制器提升了無人旋翼機(jī)的魯棒性和適應(yīng)能力。
　　最后，針對高壓線路的檢測設(shè)計了一種改進(jìn)的RANSAC高壓線路檢測算法，實現(xiàn)了高壓線路的準(zhǔn)確識別;同時為了跟蹤高壓輸電線路，在目標(biāo)軌跡中選取一點使得參考點距離無人旋翼機(jī)L1線長，并推導(dǎo)制導(dǎo)率，仿真實驗表明該無人旋翼機(jī)實