电力巡检用小型光电吊舱控制装置、吊舱、无人机及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力巡检领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术的具体方案如下：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。本专利技术的有益效果：1.本专利技术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.本专利技术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本专利技术的小型光电吊舱的控制装置架构连接图；图2本专利技术的小型光电吊舱的PID控制框图；图3本专利技术的小型光电吊舱的控制方法流程图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：如图1所示，为本专利技术的具体实施例的一种数据流程以及硬件连接图，本专利技术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。本专利技术中的姿态传感器，实时感应吊舱的当前姿态，并把当前姿态反馈给处理器。本专利技术中的电机控制模块，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。本专利技术中的无刷电机，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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术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专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋斌，张方正，殷超远，刘俍，魏传虎，张飞，李红梅，苏建军，慕世友，李超英，李勇，杨波，孙晓斌，李建祥，赵金龙，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东鲁能智能技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37