一种攀爬器控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种攀爬器控制方法、装置及系统，用于提高攀爬器的控制精度，提高攀爬器的安全性。本申请公开的攀爬器控制方法包括：攀爬器监测自身内部的参数，并将监测数据发送到地面工作站；所述攀爬器接收所述地面工作站的指令；所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作。本申请还提供了一种攀爬器控制装置及系统。

【技术实现步骤摘要】
一种攀爬器控制方法、装置及系统
本申请涉及机电领域，尤其涉及一种攀爬器控制方法、装置及系统。
技术介绍
攀爬器是一种将有效载荷从地面运送到高空的新型运输系统。其原理为通过缆绳将地面的锚点与位于GEO运行轨迹上方的锚点连接，通过运行于缆绳上的载荷舱将有效载荷送入高空。攀爬器系统的组成如图1所示，主要由绳索、地面工作站，GEO点平台、顶点锚、攀爬器等构成。攀爬器是运输有效载荷进入高空的运载器，其沿着缆绳爬升，进入GEO运行轨迹后将有效载荷释放。目前，如何提供安全可靠的攀爬器与地面工作站协同工作模式，提高控制精度和安全性是需要解决的问题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种攀爬器控制方法、装置及存储介质，用以提高攀爬器的控制精度，提高攀爬器的安全性。第一方面，本申请实施例提供的一种攀爬器控制方法，包括：攀爬器监测自身内部的参数，并将监测数据发送到地面工作站；所述攀爬器接收所述地面工作站的指令；所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作。优选的，所述指令包括以下之一：爬升；返回；姿态调整；悬停；故障处理。优选的，所述攀爬器监测自身内部的参数包括以下之一或者组合：所述攀爬器监测自身的速度；所述攀爬器监测自身的姿态；所述攀爬器监测自身的高度；所述攀爬器监测自身的电源电压；所述攀爬器监测自身的电机温度。进一步的，当所述指令为爬升时，所述所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：<br>所述攀爬器采集高度数据和温度数据；根据所述高度数据和温度数据，从空气粘滞度数据库中获取当前空气粘滞度；根据所述空气粘滞度，从动力学模型数据库中获取动力学模型；根据所述动力学模型，从控制系统参数数据库中获取控制参数；根据所述控制参数，控制爬升的速度。所述根据所述控制参数，控制爬升的速度包括：所述控制参数包括比例控制参数Kp，微分控制参数Kd和积分控制参数Ki；将所述Kp，Ki和Kd发送到PID控制器，所述PID控制器输出两路指脉冲宽度调制PWM信号，控制驱动电机的转速。进一步的，当所述指令为返回时，所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：确定返回目标下降速度；所述攀爬器的驱动电机进入随动模式，所述攀爬器在自身重力作用下向下运动；利用编码器测量实际下降速度；将所述目标下降速度和实际下降速度输入PID控制器；所述PID控制器输出控制参数，控制压紧装置调节所述攀爬器对攀爬带的夹紧力，以控制攀爬器驱动轮与攀爬带的摩擦力。进一步的，当所述指令为姿态调整时，所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：确定期望姿态；所述攀爬器的陀螺仪测量实际姿态参数；将所述期望姿态与所述实际姿态参数输入PID控制器；所述PID控制器输出四路指脉冲宽度调制PWM信号控制四路陀机；所述陀机控制舵机翼旋转改变与前进方向的倾角。进一步的，当所述指令为悬停时，所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：所述攀爬器的电机进行刹车，并启动阻尼器，使得所述攀爬器减速；所述攀爬器的压紧装置抱紧攀爬带，使得所述攀爬器停止运动。使用本专利技术提供的攀爬器控制方法，攀爬器接收地面工作站的操作指令，并结合自身的数据监测，进行相应的控制操作。在控制操作过程中，通过PID控制实现闭环高精度控制，从而实现了高精度的操作控制，提高了攀爬器的安全性。第二方面，本申请实施例还提供一种攀爬器控制装置，包括：参数监测模块，用于攀爬器监测自身内部的参数，并将监测数据发送到地面工作站；指令接收模块，用于所述攀爬器接收所述地面工作站的指令；操作控制模块，用于所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作。第三方面，本申请实施例还提供一种攀爬器控制装置，包括：存储器、处理器和用户接口；所述存储器，用于存储计算机程序；所述用户接口，用于与用户实现交互；所述处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本专利技术提供的攀爬器控制法。第四方面，本申请实施例还提供一种攀爬器控制系统，包括：地面工作站，被配置用于向攀爬器发送控制指令；攀爬器，被配置用于接收所述地面工作站的指令并执行相应的控制操作；其中，所述攀爬器包括：处理器，被配置用于控制攀爬器其他设备的操作；数据收发模块，被配置用于在处理器的控制下接收地面工作站的指令并向地面工作站发送监测数据；陀螺仪，被配置用于在处理器的控制下测量所述攀爬器的姿态；温度传感器，被配置用于在处理器的控制下测量温度；电机，被配置用于在处理器的控制下提供动力；陀机，被配置用于在处理器的控制下控制舵机翼旋转改变与前进方向的倾角。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为攀爬器系统组成示意图；图2为本申请实施例提供的攀爬器控制方法流程示意图；图3为本申请实施例提供的攀爬器控制整体工作流程示意图；图4为本申请实施例提供的攀爬器爬升控制结构示意图；图5为本申请实施例提供的攀爬器爬升控制方法示意图；图6为本申请实施例提供的攀爬器返回控制结构示意图；图7为本申请实施例提供的攀爬器返回控制方法示意图；图8为本申请实施例提供的攀爬器姿态调整控制结构示意图；图9为本申请实施例提供的攀爬器姿态调整控制方法示意图；图10为本申请实施例提供的攀爬器控制装置结构示意图；图11为本申请实施例提供的攀爬器控制系统示意图；图12为本申请实施例提供的攀爬器控制系统示例图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面对文中出现的一些词语进行解释：1、本专利技术实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。2、本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。攀爬器系统的组成如图1所示，主要由绳索、地面节点、GEO点平台、顶点锚、攀爬器以及能源系统等构成。其中，攀爬器可以包括处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种攀爬器控制方法，其特征在于，包括：/n攀爬器监测自身内部的参数，并将监测数据发送到地面工作站；/n所述攀爬器接收所述地面工作站的指令；/n所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作；/n所述指令包括以下之一：/n爬升；/n返回；/n姿态调整；/n悬停；/n故障处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种攀爬器控制方法，其特征在于，包括：
攀爬器监测自身内部的参数，并将监测数据发送到地面工作站；
所述攀爬器接收所述地面工作站的指令；
所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作；
所述指令包括以下之一：
爬升；
返回；
姿态调整；
悬停；
故障处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述攀爬器监测自身内部的参数包括以下之一或者组合：
所述攀爬器监测自身的速度；
所述攀爬器监测自身的姿态；
所述攀爬器监测自身的高度；
所述攀爬器监测自身的电源电压；
所述攀爬器监测自身的电机温度。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述指令为爬升时，所述所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：
所述攀爬器采集高度数据和温度数据；
根据所述高度数据和温度数据，从空气粘滞度数据库中获取当前空气粘滞度；
根据所述空气粘滞度，从动力学模型数据库中获取动力学模型；
根据所述动力学模型，从控制系统参数数据库中获取控制参数；
根据所述控制参数，控制爬升的速度。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制参数，控制爬升的速度包括：
所述控制参数包括比例控制参数Kp，微分控制参数Kd和积分控制参数Ki；
将所述Kp，Ki和Kd发送到PID控制器，所述PID控制器输出两路指脉冲宽度调制PWM信号，控制驱动电机的转速。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述指令为返回时，所述所述攀爬器根据所述指令和所述监测数据进行控制操作包括：
确定返回目标下降速度；
所述攀爬器的驱动电机进入随动模式，所述攀爬器在自身重力作用下向下运动；
利用编码器测量实际下降速度；
将所述目标下降速度和实际下降速度输入PID控制器；
所述PID控制器输出控制参数，控制压紧装置调节所述攀爬器对攀爬带的夹紧力，以控制攀爬器驱动轮与攀爬带的摩擦力。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张礼策，尹业成，闫国栋，黄玉平，于志远，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11