飛滑式巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、輸電線及桿塔附件長(zhǎng)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(duì)輸電線路的巡檢和維護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(jié)合四旋翼飛行器與爬行機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠坐落于輸電線路上巡線的飛滑式巡線機(jī)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(jī)器人的設(shè)計(jì)指標(biāo)，并完成了飛滑式巡線機(jī)器人的基本

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。和懸掛式巡線機(jī)器人做了詳細(xì)的對(duì)比；同時(shí)，根據(jù)倒立擺原理，設(shè)計(jì)了飛滑式巡線機(jī)器人線上自平衡控制，同時(shí)詳細(xì)規(guī)劃了飛滑式巡線機(jī)器人的巡檢流程。
　　其次介紹了飛滑式巡線機(jī)器人慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；詳細(xì)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(duì)比分析了這三種姿態(tài)解算算法的優(yōu)缺點(diǎn)；通過(guò)對(duì)飛滑式巡線機(jī)器人的受力分析，得出了飛滑式巡線機(jī)器人的位移運(yùn)動(dòng)方程和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程，最終得到了系統(tǒng)的非線性模型以及六個(gè)自由度的傳遞函數(shù)

3、。
　　然后，本文對(duì)比分析了常規(guī)PID控制和模糊PID控制的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選定模糊PID控制作為飛滑式巡線機(jī)器人的飛行控制算法。對(duì)于飛滑式巡線機(jī)器人的線上自平衡問(wèn)題，采用帶死區(qū)的PID控制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了該方案的可行性。
　　最后，本文給出了飛滑式巡線機(jī)器人的硬件電路器件選型和電路設(shè)計(jì)，飛控主芯片選用的是ATMEGA2560微控制器；同時(shí)，設(shè)計(jì)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(cè)試結(jié)果表明飛滑式巡