本發(fā)明涉及電力巡檢領(lǐng)域，具體涉及電力巡檢用小型光電吊艙控制裝置、吊艙、無人機(jī)及方法。

背景技術(shù)：

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)在電力巡檢應(yīng)用越來越廣泛，各式各樣的無人機(jī)開始執(zhí)行無人機(jī)巡檢任務(wù)，無人機(jī)對巡檢設(shè)備的兼容性要求越來越高，傳統(tǒng)光電吊艙已經(jīng)不能滿足電力巡檢的需要，需要一種小型光電吊艙替代傳統(tǒng)光電吊艙。

目前的傳統(tǒng)光電吊艙存在的問題是：

1、傳統(tǒng)光電吊艙的控制鏈路必須依靠無人機(jī)飛控的數(shù)傳鏈路才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此傳統(tǒng)光電吊艙只能與特定的無人機(jī)飛控兼容，降低了傳統(tǒng)光電吊艙的兼容性。

2、傳統(tǒng)光電吊艙的控制模塊必須讀取無人機(jī)機(jī)載姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)自身的增穩(wěn)控制，因此無人機(jī)機(jī)載姿態(tài)傳感器必須對傳統(tǒng)光電吊艙開放，降低了傳統(tǒng)光電吊艙的適配性。無人機(jī)機(jī)載姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，需要通過無人機(jī)飛控處理才能傳遞給吊艙控制模塊，因此導(dǎo)致讀取數(shù)據(jù)周期過長，影響了吊艙自身的增穩(wěn)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明公開了電力巡檢用小型光電吊艙控制裝置、吊艙、無人機(jī)及方法，本發(fā)明的小型光電吊艙采用單獨(dú)的通訊鏈路，不依賴無人機(jī)飛控?cái)?shù)傳鏈路，提高了吊艙的兼容性；小型光電吊艙自身具備姿態(tài)傳感器，這樣就提高了姿態(tài)數(shù)據(jù)的讀取速度，增加了吊艙的穩(wěn)定性，因?yàn)椴灰蕾嚐o人機(jī)機(jī)載姿態(tài)傳感器，所以提高了吊艙的適配性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

一種電力巡檢用小型光電吊艙的控制裝置，包括：

吊艙控制器，用于檢測吊艙的搖桿位置，把搖桿位置變化產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，根據(jù)數(shù)字量生成吊艙控制指令傳輸至吊艙控制模塊；

吊艙控制模塊，根據(jù)吊艙控制指令控制吊艙執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，并讀取姿態(tài)傳感器反饋的吊艙的姿態(tài)數(shù)據(jù)，及時(shí)修正吊艙姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)對吊艙的增穩(wěn)控制。

進(jìn)一步的，所述吊艙控制器將吊艙控制指令傳輸至遠(yuǎn)程通訊模塊，遠(yuǎn)程通訊模塊接收吊艙控制指令通過無線信號傳輸給通訊接收模塊。

進(jìn)一步的，所述通訊接收模塊接收遠(yuǎn)程通訊模塊的吊艙控制指令，并把指令傳遞給吊艙控制模塊。

進(jìn)一步的，所述吊艙控制模塊包括處理器及電機(jī)控制模塊，所述處理器根據(jù)姿態(tài)傳感器反饋的吊艙的當(dāng)前姿態(tài)數(shù)據(jù)及吊艙控制器傳來的能夠解析出吊艙的目標(biāo)姿態(tài)數(shù)據(jù)，采用PID算法，將相應(yīng)的電機(jī)控制指令傳輸至電機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。

一種電力巡檢用小型光電吊艙的控制方法，包括：

處理器讀取姿態(tài)傳感器反饋數(shù)據(jù)，計(jì)算出吊艙當(dāng)前姿態(tài)，并設(shè)定當(dāng)前姿態(tài)為目標(biāo)姿態(tài)；

當(dāng)處理器接收到吊艙控制指令時(shí)，則根據(jù)控制指令，重新計(jì)算出吊艙的目標(biāo)姿態(tài)，然后處理器讀取姿態(tài)傳感器反饋數(shù)據(jù)，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前姿態(tài)，然后計(jì)算出姿態(tài)偏差值，通過PID算法，計(jì)算出無刷電機(jī)相應(yīng)的控制量，并生成相應(yīng)的吊艙控制指令；

處理器實(shí)時(shí)讀取姿態(tài)傳感器的反饋數(shù)據(jù)，并計(jì)算當(dāng)前姿態(tài)，當(dāng)當(dāng)前姿態(tài)等于目標(biāo)姿態(tài)時(shí)，停止PID計(jì)算，并等候新的指令。

進(jìn)一步的，當(dāng)處理器不接收吊艙控制指令時(shí)，處理器直接讀取姿態(tài)傳感器反饋的數(shù)據(jù)，根據(jù)反饋數(shù)據(jù)，計(jì)算出吊艙的當(dāng)前姿態(tài)，通過PID算法，計(jì)算出無刷電機(jī)相應(yīng)的控制量，并生成相應(yīng)的吊艙控制指令，實(shí)現(xiàn)吊艙的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制以及增穩(wěn)控制。

進(jìn)一步的，一種電力巡檢用小型光電吊艙，所述小型光電吊艙上安裝有上述控制裝置。

進(jìn)一步的，一種電力巡檢用無人機(jī)，所述無人機(jī)安裝有上述小型光電吊艙。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的小型光電吊艙采用單獨(dú)的鏈路傳輸，提高了與無人機(jī)的兼容性。

2.本發(fā)明的電力巡檢用小型光電吊艙控制裝置，自身具備姿態(tài)傳感器，可以實(shí)時(shí)感知吊艙本身的姿態(tài)變化，提高了吊艙控制模塊讀取姿態(tài)傳感器反饋數(shù)據(jù)的速度，及時(shí)修正吊艙姿態(tài)，增加了吊艙的穩(wěn)定性，提高了圖像采集質(zhì)量。

附圖說明

圖1本發(fā)明的小型光電吊艙的控制裝置架構(gòu)連接圖；

圖2本發(fā)明的小型光電吊艙的PID控制框圖；

圖3本發(fā)明的小型光電吊艙的控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示，為本發(fā)明的具體實(shí)施例的一種數(shù)據(jù)流程以及硬件連接圖，本發(fā)明的小型光電吊艙的控制裝置，具體包括吊艙控制器、遠(yuǎn)程通訊模塊、通訊接收模塊、吊艙控制模塊、姿態(tài)傳感器、無刷電機(jī)：

其中，吊艙控制器連接遠(yuǎn)程通訊模塊，遠(yuǎn)程通訊模塊通過無線傳輸把數(shù)據(jù)傳輸給通訊接收模塊，通訊接收模塊連接吊艙控制模塊的處理器，處理器連接電機(jī)控制模塊以及姿態(tài)傳感器，電機(jī)控制模塊連接無刷電機(jī)。

吊艙控制器，用于檢測自身搖桿的位置，把搖桿位置變化產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，根據(jù)數(shù)字量生成吊艙控制指令，并把指令傳遞給遠(yuǎn)程通訊模塊；

遠(yuǎn)程通訊模塊，把吊艙控制指令通過無線信號傳輸給通訊接收模塊；

處理器，采用閉環(huán)控制方式，接收通訊接收模塊的吊艙控制指令，把指令解析出來，計(jì)算出吊艙的目標(biāo)姿態(tài)，處理器實(shí)時(shí)讀取姿態(tài)傳感器反饋的數(shù)據(jù)，計(jì)算出吊艙的當(dāng)前姿態(tài)，把吊艙的當(dāng)前姿態(tài)與目標(biāo)姿態(tài)進(jìn)行對比，計(jì)算出姿態(tài)偏差值，再通過PID算法，計(jì)算出相應(yīng)的控制量，生成電機(jī)控制指令，并把指令傳送給電機(jī)控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)吊艙的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制以及增穩(wěn)控制。

關(guān)于PID算法，把目標(biāo)姿態(tài)與當(dāng)前姿態(tài)的差值作為輸入量，通過計(jì)算得出控制電機(jī)的輸出量，計(jì)算公式如下：

其中e(t)為輸入量，u(t)輸出量。

本發(fā)明中的姿態(tài)傳感器，實(shí)時(shí)感應(yīng)吊艙的當(dāng)前姿態(tài)，并把當(dāng)前姿態(tài)反饋給處理器。

本發(fā)明中的電機(jī)控制模塊，接收處理器的無刷電機(jī)控制指令，并按指令控制無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明中的無刷電機(jī)，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)電機(jī)控制模塊的指令，使吊艙運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)。

本發(fā)明還公開了上述小型光電吊艙的PID控制原理框圖，具體如圖2所示，具體的步驟如下：

其中U(t)為吊艙的目標(biāo)姿態(tài)，U₀(t)為吊艙的當(dāng)前姿態(tài)，兩個(gè)值的差值為吊艙的姿態(tài)偏差值e(t)，把e(t)作為PID算法的輸入值，通過PID計(jì)算，得出無刷電機(jī)的控制量u(t)，通過控制無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，吊艙處于姿態(tài)U₀(t)，繼續(xù)與U(t)做差，再次進(jìn)行PID計(jì)算，依次循環(huán)直到U₀(t)等于U(t)，即當(dāng)前姿態(tài)就是目標(biāo)姿態(tài)。

如圖3所示，本發(fā)明還公開了小型光電吊艙的控制方法流程圖，具體的步驟包括：

(1)處理讀取姿態(tài)傳感器反饋數(shù)據(jù)，計(jì)算出吊艙當(dāng)前姿態(tài)，并設(shè)定當(dāng)前姿態(tài)為目標(biāo)姿態(tài)。

(2)處理器接收到吊艙控制指令，根據(jù)控制指令，計(jì)算出吊艙的目標(biāo)姿態(tài)，然后處理器讀取姿態(tài)傳感器反饋數(shù)據(jù)，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前姿態(tài)，然后計(jì)算出姿態(tài)偏差值，通過PID算法，計(jì)算出無刷電機(jī)相應(yīng)的控制量，并生成相應(yīng)的吊艙控制指令。

(3)處理器實(shí)時(shí)讀取姿態(tài)傳感器的反饋數(shù)據(jù)，并計(jì)算當(dāng)前姿態(tài)，當(dāng)當(dāng)前姿態(tài)等于目標(biāo)姿態(tài)時(shí)，停止PID計(jì)算，并等候新的指令。

本發(fā)明的具體實(shí)施例子還公開了一種電力巡檢用小型光電吊艙，所述小型光電吊艙上安裝有上述控制裝置，控制裝置來實(shí)現(xiàn)對小型光電吊艙的實(shí)時(shí)控制。

本發(fā)明的具體實(shí)施例子還公開了一種電力巡檢用無人機(jī)，所述無人機(jī)安裝有上述小型光電吊艙。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。