架空电力线巡检用四旋翼飞行器设计和研究
四旋翼飞行器是无人飞行器(UAV)的一个重要发展方向，简单的对称机械结构以及多输入输出的欠驱动控制模型，决定其具有高度灵活的体积结构和良好的可操作、控制性能，同时垂直起降和悬停的飞行特点，有良好的环境适应能力。 针对架空电力输电线缆巡检的应用背景，设计一套四旋翼飞行器控制软硬件系统。考虑电力巡检的技术手段和应用环境，通过分析四旋翼飞行器的基本运动规律，结合机械和性能指标，设计四旋翼飞行器电力巡线机器人的系统方案。根据系统方案，针对四旋翼飞行器姿态测量和解算需求，采用ARM-M4浮点型控制器为核心设计以9轴传感器、WIFI通信驱动芯片为主要部分的硬件电路。另外为充分利用电池，优化系统供电方案，平衡系统功耗和性能指标。对于软件部分，以四元数算法为基础，利用扩展卡尔曼滤波算法进行飞行器姿态融合，优化测量误差造成的控制问题。并且结合PID控制算法结构简单和高鲁棒性的良好性能和人工神经网络自组织、自学习的优点，利用PIDNN算法进行四旋翼飞行器控制。 针对硬件模块调试，各模块具有良好的性能，满足飞行器姿态测量的需求。根据系统硬件设计进行PCB Layout搭建飞行器原型样机。对飞行器样机系留实验，调节控制算法参数，优化控制效果。实验样机的实验结果表明，飞行器性能达到要求，具有一定的实用价值。
四旋翼飞行器;软件系统;硬件系统;程序设计;架空电力输电线缆;线路巡检
山东科技大学
硕士
测试计量技术及仪器
徐克宝
2015
中文
V279
78
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）