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、無人機及方法。

背景技術(shù)：

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機在電力巡檢應用越來越廣泛，各式各樣的無人機開始執(zhí)行無人機巡檢任務，無人機對巡檢設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飛控的數(shù)傳鏈路才能進行數(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機載姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，才能實現(xiàn)自身的增穩(wěn)控制，因此無人機機載姿態(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。無人機機載姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，需要通過無人機飛控處理才能傳遞給吊艙控制模塊，因此導致讀取數(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、無人機及方法，本發(fā)明的小型光電吊艙采用單獨的通訊鏈路，不依賴無人機飛控數(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，因為不依賴無人機機載姿態(tài)傳感器，所以提高了吊艙的適配性。

為實現(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)行相應的動作，并讀取姿態(tài)傳感器反饋的吊艙的姿態(tài)數(shù)據(jù)，及時修正吊艙姿態(tài)，實現(xiàn)對吊艙的增穩(wěn)控制。

進一步的，所述吊艙控制器將吊艙控制指令傳輸至遠程通訊模塊，遠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。

進一步的，所述通訊接收模塊接收遠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。

進一步的，所述吊艙控制模塊包括處理器及電機控制模塊，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姿態(tài)數(shù)據(jù)，采用PID算法，將相應的電機控制指令傳輸至電機控制模塊實現(xiàn)對電機的實時控制。

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)，計算出吊艙當前姿態(tài)，并設定當前姿態(tài)為目標姿態(tài)；

當處理器接收到吊艙控制指令時，則根據(jù)控制指令，重新計算出吊艙的目標姿態(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)計算出當前姿態(tài)，然后計算出姿態(tài)偏差值，通過PID算法，計算出無刷電機相應的控制量，并生成相應的吊艙控制指令；

處理器實時讀取姿態(tài)傳感器的反饋數(shù)據(jù)，并計算當前姿態(tài)，當當前姿態(tài)等于目標姿態(tài)時，停止PID計算，并等候新的指令。

進一步的，當處理器不接收吊艙控制指令時，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)，計算出吊艙的當前姿態(tài)，通過PID算法，計算出無刷電機相應的控制量，并生成相應的吊艙控制指令，實現(xiàn)吊艙的閉環(huán)運動控制以及增穩(wěn)控制。

進一步的，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。

進一步的，一種電力巡檢用無人機，所述無人機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的鏈路傳輸，提高了與無人機的兼容性。

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，可以實時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。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：

如圖1所示，為本發(fā)明的具體實施例的一種數(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：

其中，吊艙控制器連接遠程通訊模塊，遠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，處理器連接電機控制模塊以及姿態(tài)傳感器，電機控制模塊連接無刷電機。

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，并把指令傳遞給遠程通訊模塊；

遠程通訊模塊，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，計算出吊艙的目標姿態(tài)，處理器實時讀取姿態(tài)傳感器反饋的數(shù)據(jù)，計算出吊艙的當前姿態(tài)，把吊艙的當前姿態(tài)與目標姿態(tài)進行對比，計算出姿態(tài)偏差值，再通過PID算法，計算出相應的控制量，生成電機控制指令，并把指令傳送給電機控制模塊，從而實現(xiàn)吊艙的閉環(huán)運動控制以及增穩(wěn)控制。

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

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，實時感應吊艙的當前姿態(tài)，并把當前姿態(tài)反饋給處理器。

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

本發(fā)明中的無刷電機，為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)電機控制模塊的指令，使吊艙運動至目標姿態(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)為吊艙的目標姿態(tài)，U₀(t)為吊艙的當前姿態(tài)，兩個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計算，得出無刷電機的控制量u(t)，通過控制無刷電機轉(zhuǎn)動，吊艙處于姿態(tài)U₀(t)，繼續(xù)與U(t)做差，再次進行PID計算，依次循環(huán)直到U₀(t)等于U(t)，即當前姿態(tài)就是目標姿態(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)，計算出吊艙當前姿態(tài)，并設定當前姿態(tài)為目標姿態(tài)。

(2)處理器接收到吊艙控制指令，根據(jù)控制指令，計算出吊艙的目標姿態(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)計算出當前姿態(tài)，然后計算出姿態(tài)偏差值，通過PID算法，計算出無刷電機相應的控制量，并生成相應的吊艙控制指令。

(3)處理器實時讀取姿態(tài)傳感器的反饋數(shù)據(jù)，并計算當前姿態(tài)，當當前姿態(tài)等于目標姿態(tài)時，停止PID計算，并等候新的指令。

本發(fā)明的具體實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，控制裝置來實現(xiàn)對小型光電吊艙的實時控制。

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

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