CN106502259A - 电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 - Google Patents
电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106502259A CN106502259A CN201611049030.7A CN201611049030A CN106502259A CN 106502259 A CN106502259 A CN 106502259A CN 201611049030 A CN201611049030 A CN 201611049030A CN 106502259 A CN106502259 A CN 106502259A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gondola
- control
- attitude
- low profile
- inspection process
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 21
- 230000008447 perception Effects 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
- G05D1/0816—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置、吊舱、无人机及方法，包括：吊舱控制器，用于检测吊舱的摇杆位置，把摇杆位置变化产生的模拟量转化为数字量，根据数字量生成吊舱控制指令传输至吊舱控制模块；吊舱控制模块，根据吊舱控制指令控制吊舱执行相应的动作，并读取姿态传感器反馈的吊舱的姿态数据，及时修正吊舱姿态，实现对吊舱的增稳控制。本发明的电力巡检用小型光电吊舱控制装置，自身具备姿态传感器，可以实时感知吊舱本身的姿态变化，提高了吊舱控制模块读取姿态传感器反馈数据的速度，及时修正吊舱姿态，增加了吊舱的稳定性，提高了图像采集质量。
Description
技术领域
本发明涉及电力巡检领域，具体涉及电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机在电力巡检应用越来越广泛，各式各样的无人机开始执行无人机巡检任务，无人机对巡检设备的兼容性要求越来越高，传统光电吊舱已经不能满足电力巡检的需要，需要一种小型光电吊舱替代传统光电吊舱。
目前的传统光电吊舱存在的问题是：
1、传统光电吊舱的控制链路必须依靠无人机飞控的数传链路才能进行数据传输，因此传统光电吊舱只能与特定的无人机飞控兼容，降低了传统光电吊舱的兼容性。
2、传统光电吊舱的控制模块必须读取无人机机载姿态传感器的数据，才能实现自身的增稳控制，因此无人机机载姿态传感器必须对传统光电吊舱开放，降低了传统光电吊舱的适配性。无人机机载姿态传感器的数据，需要通过无人机飞控处理才能传递给吊舱控制模块，因此导致读取数据周期过长，影响了吊舱自身的增稳控制。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法，本发明的小型光电吊舱采用单独的通讯链路，不依赖无人机飞控数传链路，提高了吊舱的兼容性；小型光电吊舱自身具备姿态传感器，这样就提高了姿态数据的读取速度，增加了吊舱的稳定性，因为不依赖无人机机载姿态传感器，所以提高了吊舱的适配性。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置，包括：
吊舱控制器，用于检测吊舱的摇杆位置，把摇杆位置变化产生的模拟量转化为数字量，根据数字量生成吊舱控制指令传输至吊舱控制模块；
吊舱控制模块，根据吊舱控制指令控制吊舱执行相应的动作，并读取姿态传感器反馈的吊舱的姿态数据，及时修正吊舱姿态，实现对吊舱的增稳控制。
进一步的，所述吊舱控制器将吊舱控制指令传输至远程通讯模块，远程通讯模块接收吊舱控制指令通过无线信号传输给通讯接收模块。
进一步的，所述通讯接收模块接收远程通讯模块的吊舱控制指令，并把指令传递给吊舱控制模块。
进一步的，所述吊舱控制模块包括处理器及电机控制模块，所述处理器根据姿态传感器反馈的吊舱的当前姿态数据及吊舱控制器传来的能够解析出吊舱的目标姿态数据，采用PID算法，将相应的电机控制指令传输至电机控制模块实现对电机的实时控制。
一种电力巡检用小型光电吊舱的控制方法，包括：
处理器读取姿态传感器反馈数据，计算出吊舱当前姿态，并设定当前姿态为目标姿态；
当处理器接收到吊舱控制指令时，则根据控制指令，重新计算出吊舱的目标姿态，然后处理器读取姿态传感器反馈数据，并根据反馈数据计算出当前姿态，然后计算出姿态偏差值，通过PID算法，计算出无刷电机相应的控制量，并生成相应的吊舱控制指令；
处理器实时读取姿态传感器的反馈数据，并计算当前姿态，当当前姿态等于目标姿态时，停止PID计算，并等候新的指令。
进一步的，当处理器不接收吊舱控制指令时，处理器直接读取姿态传感器反馈的数据，根据反馈数据，计算出吊舱的当前姿态，通过PID算法，计算出无刷电机相应的控制量，并生成相应的吊舱控制指令，实现吊舱的闭环运动控制以及增稳控制。
进一步的，一种电力巡检用小型光电吊舱，所述小型光电吊舱上安装有上述控制装置。
进一步的，一种电力巡检用无人机，所述无人机安装有上述小型光电吊舱。
本发明的有益效果：
1.本发明的小型光电吊舱采用单独的链路传输，提高了与无人机的兼容性。
2.本发明的电力巡检用小型光电吊舱控制装置，自身具备姿态传感器，可以实时感知吊舱本身的姿态变化，提高了吊舱控制模块读取姿态传感器反馈数据的速度，及时修正吊舱姿态，增加了吊舱的稳定性，提高了图像采集质量。
附图说明
图1本发明的小型光电吊舱的控制装置架构连接图；
图2本发明的小型光电吊舱的PID控制框图；
图3本发明的小型光电吊舱的控制方法流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，为本发明的具体实施例的一种数据流程以及硬件连接图，本发明的小型光电吊舱的控制装置，具体包括吊舱控制器、远程通讯模块、通讯接收模块、吊舱控制模块、姿态传感器、无刷电机：
其中，吊舱控制器连接远程通讯模块，远程通讯模块通过无线传输把数据传输给通讯接收模块，通讯接收模块连接吊舱控制模块的处理器，处理器连接电机控制模块以及姿态传感器，电机控制模块连接无刷电机。
吊舱控制器，用于检测自身摇杆的位置，把摇杆位置变化产生的模拟量转化为数字量，根据数字量生成吊舱控制指令，并把指令传递给远程通讯模块；
远程通讯模块，把吊舱控制指令通过无线信号传输给通讯接收模块；
处理器，采用闭环控制方式，接收通讯接收模块的吊舱控制指令，把指令解析出来，计算出吊舱的目标姿态，处理器实时读取姿态传感器反馈的数据，计算出吊舱的当前姿态，把吊舱的当前姿态与目标姿态进行对比，计算出姿态偏差值，再通过PID算法，计算出相应的控制量，生成电机控制指令，并把指令传送给电机控制模块，从而实现吊舱的闭环运动控制以及增稳控制。
关于PID算法，把目标姿态与当前姿态的差值作为输入量，通过计算得出控制电机的输出量，计算公式如下：
其中e(t)为输入量，u(t)输出量。
本发明中的姿态传感器，实时感应吊舱的当前姿态，并把当前姿态反馈给处理器。
本发明中的电机控制模块，接收处理器的无刷电机控制指令，并按指令控制无刷电机转动。
本发明中的无刷电机，为执行机构，根据电机控制模块的指令，使吊舱运动至目标姿态。
本发明还公开了上述小型光电吊舱的PID控制原理框图，具体如图2所示，具体的步骤如下：
其中U(t)为吊舱的目标姿态，U0(t)为吊舱的当前姿态，两个值的差值为吊舱的姿态偏差值e(t)，把e(t)作为PID算法的输入值，通过PID计算，得出无刷电机的控制量u(t)，通过控制无刷电机转动，吊舱处于姿态U0(t)，继续与U(t)做差，再次进行PID计算，依次循环直到U0(t)等于U(t)，即当前姿态就是目标姿态。
如图3所示，本发明还公开了小型光电吊舱的控制方法流程图，具体的步骤包括：
(1)处理读取姿态传感器反馈数据，计算出吊舱当前姿态，并设定当前姿态为目标姿态。
(2)处理器接收到吊舱控制指令，根据控制指令，计算出吊舱的目标姿态，然后处理器读取姿态传感器反馈数据，并根据反馈数据计算出当前姿态，然后计算出姿态偏差值，通过PID算法，计算出无刷电机相应的控制量，并生成相应的吊舱控制指令。
(3)处理器实时读取姿态传感器的反馈数据，并计算当前姿态，当当前姿态等于目标姿态时，停止PID计算，并等候新的指令。
本发明的具体实施例子还公开了一种电力巡检用小型光电吊舱，所述小型光电吊舱上安装有上述控制装置，控制装置来实现对小型光电吊舱的实时控制。
本发明的具体实施例子还公开了一种电力巡检用无人机，所述无人机安装有上述小型光电吊舱。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置，其特征是，包括：
吊舱控制器，用于检测吊舱的摇杆位置，把摇杆位置变化产生的模拟量转化为数字量，根据数字量生成吊舱控制指令传输至吊舱控制模块；
吊舱控制模块，根据吊舱控制指令控制吊舱执行相应的动作，并读取姿态传感器反馈的吊舱的姿态数据，及时修正吊舱姿态，实现对吊舱的增稳控制。
2.如权利要求1所述的一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置，其特征是，所述吊舱控制器将吊舱控制指令传输至远程通讯模块，远程通讯模块接收吊舱控制指令通过无线信号传输给通讯接收模块。
3.如权利要求2所述的一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置，其特征是，所述通讯接收模块接收远程通讯模块的吊舱控制指令，并把指令传递给吊舱控制模块。
4.如权利要求1所述的一种电力巡检用小型光电吊舱的控制装置，其特征是，所述吊舱控制模块包括处理器及电机控制模块，所述处理器根据姿态传感器反馈的吊舱的当前姿态数据及吊舱控制器传来的能够解析出吊舱的目标姿态数据，采用PID算法，将相应的电机控制指令传输至电机控制模块实现对电机的实时控制。
5.一种电力巡检用小型光电吊舱的控制方法，其特征是，包括：
处理器读取姿态传感器反馈数据，计算出吊舱当前姿态，并设定当前姿态为目标姿态；
当处理器接收到吊舱控制指令时，则根据控制指令，重新计算出吊舱的目标姿态，然后处理器读取姿态传感器反馈数据，并根据反馈数据计算出当前姿态，然后计算出姿态偏差值，通过PID算法，计算出无刷电机相应的控制量，并生成相应的吊舱控制指令；
处理器实时读取姿态传感器的反馈数据，并计算当前姿态，当当前姿态等于目标姿态时，停止PID计算，并等候新的指令。
6.如权利要求5所述的一种电力巡检用小型光电吊舱的控制方法，其特征是，当处理器不接收吊舱控制指令时，处理器直接读取姿态传感器反馈的数据，根据反馈数据，计算出吊舱的当前姿态，通过PID算法，计算出无刷电机相应的控制量，并生成相应的吊舱控制指令，实现吊舱的闭环运动控制以及增稳控制。
7.一种电力巡检用小型光电吊舱，所述小型光电吊舱上安装有上述权利要求1-4任一所述的控制装置。
8.一种电力巡检用无人机，所述无人机安装有权利要求7所述的小型光电吊舱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611049030.7A CN106502259A (zh) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | 电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611049030.7A CN106502259A (zh) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | 电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106502259A true CN106502259A (zh) | 2017-03-15 |
Family
ID=58328623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611049030.7A Pending CN106502259A (zh) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | 电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106502259A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108803668A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-13 | 航天图景（北京）科技有限公司 | 一种静态目标监测的智能巡检无人机吊舱系统 |
| CN110032064A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 西安远智电子科技有限公司 | 一种无人机控制方法及装置 |
| CN110832424A (zh) * | 2018-10-31 | 2020-02-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 竖向增稳机构及其控制方法以及可移动设备 |
| CN117235412A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 长春通视光电技术股份有限公司 | 一种光电吊舱地理跟踪偏差角的后处理系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1328775A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-07-23 | Litton Systems, Inc. | Attitude alignment of a slave inertial measurement system |
| CN202600486U (zh) * | 2012-04-20 | 2012-12-12 | 中国科学院遥感应用研究所 | 一种航空遥感平台机载作业控制系统 |
| CN103235518A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-08-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种对光电跟踪稳定系统的试验方法及平台 |
| CN104281159A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-14 | 天津航天中为数据系统科技有限公司 | 稳定平台的动态位置环控制方法及系统 |
| CN105947227A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-21 | 苏州天地衡遥感科技有限公司 | 一种机载光电吊舱的稳定平台 |
-
2016
- 2016-11-21 CN CN201611049030.7A patent/CN106502259A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1328775A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-07-23 | Litton Systems, Inc. | Attitude alignment of a slave inertial measurement system |
| CN202600486U (zh) * | 2012-04-20 | 2012-12-12 | 中国科学院遥感应用研究所 | 一种航空遥感平台机载作业控制系统 |
| CN103235518A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-08-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种对光电跟踪稳定系统的试验方法及平台 |
| CN104281159A (zh) * | 2014-09-10 | 2015-01-14 | 天津航天中为数据系统科技有限公司 | 稳定平台的动态位置环控制方法及系统 |
| CN105947227A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-21 | 苏州天地衡遥感科技有限公司 | 一种机载光电吊舱的稳定平台 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘小会: "基于FPGA的智能机载光电吊舱控制系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑（月刊）》 * |
| 宋砚波: "小型无人机载吊舱控制系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑（月刊）》 * |
| 王柯 等: "基于PID的电力巡检光电吊舱稳定平台控制系统设计", 《控制工程》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110032064A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 西安远智电子科技有限公司 | 一种无人机控制方法及装置 |
| CN108803668A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-13 | 航天图景（北京）科技有限公司 | 一种静态目标监测的智能巡检无人机吊舱系统 |
| CN108803668B (zh) * | 2018-06-22 | 2021-08-24 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 一种静态目标监测的智能巡检无人机吊舱系统 |
| CN110832424A (zh) * | 2018-10-31 | 2020-02-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 竖向增稳机构及其控制方法以及可移动设备 |
| CN117235412A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 长春通视光电技术股份有限公司 | 一种光电吊舱地理跟踪偏差角的后处理系统 |
| CN117235412B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-01-30 | 长春通视光电技术股份有限公司 | 一种光电吊舱地理跟踪偏差角的后处理系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106502259A (zh) | 电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法 | |
| CN105068544B (zh) | 一种基于安卓手机和外部传感器的无人机飞行控制系统 | |
| CN106292369A (zh) | 舵机的分布式控制系统及方法 | |
| CN103676653A (zh) | 应用于龙门机构的伺服同步控制方法及系统 | |
| CN101565866B (zh) | 转杯纺纱机全自动接头控制方法及装置 | |
| CN102814047A (zh) | 双旋翼遥控模型直升机的自主返回系统及控制方法 | |
| CN103389650B (zh) | 四通道遥操作系统的双边未知死区自适应控制系统 | |
| CN107077131B (zh) | 用于建立针对机器人的控制数据组的系统 | |
| CN110673623B (zh) | 一种基于双环pd控制算法控制的四旋翼无人机着陆方法 | |
| CN105372987A (zh) | 一种位置伺服闭环控制系统及其使用方法 | |
| CN110071676A (zh) | 一种柔性机器人关节伺服系统的振动抑制方法和装置 | |
| CN205334227U (zh) | 一种舵轮agv控制装置、控制系统 | |
| CN205334106U (zh) | 无人机用控制遥控器 | |
| CN104570955A (zh) | 一种复合材料自动铺丝机控制系统及控制方法 | |
| CN201449530U (zh) | 一种新型数字舵机控制器 | |
| CN114967726A (zh) | 风机巡检无人机飞行参数的自适应调整方法、装置及设备 | |
| CN103941646B (zh) | 伺服定位控制系统及方法 | |
| CN205589497U (zh) | 一种四旋翼农药喷洒无人机 | |
| CN101950174A (zh) | 无人机控制器参数调整方法 | |
| CN205353629U (zh) | 无人机用新型遥控器 | |
| CN202838028U (zh) | 一种小型无人直升机自适应飞行控制系统 | |
| CN107715469B (zh) | 一种结构分离式舵机的控制系统及实现方法 | |
| CN102520735B (zh) | 一种抑制单杆跟踪零位漂移的有效方法 | |
| CN109343589A (zh) | 用于机器人的速度平滑方法及装置 | |
| CN104950683A (zh) | 一种视觉伺服机械臂系统的自适应间隙逆模型发生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |