本文關(guān)鍵詞：電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)　出處：《浙江大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 四旋翼飛行器 組合導航 視覺導航 E類功率放大器 無線充電

【摘要】：近年來,出現(xiàn)了以四旋翼飛行器為載體的輸電線路巡檢方法。由于四旋翼飛行器的續(xù)航時間短,嚴重受限于電池容量。常用的方法是增加電池容量,但續(xù)航時間隨著所攜帶的電池容量增加而非線性增加,制作成本與電池技術(shù)限制著飛行器的續(xù)航時間,無法從根本上解決飛行器長時間自主執(zhí)行巡線任務的問題。因此,本文提出了一種電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)。首先對系統(tǒng)的組成和整體方案進行闡述。系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控站、巡線飛行器和充電站網(wǎng)絡組成。飛行器在巡線過程中檢測到電池需充電時,利用捷聯(lián)慣性和GPS組合導航系統(tǒng)自主導航至目標充電站,然后通過視覺導航完成與充電站精確對接。最后充電站通過基于E類功率放大器無線電能傳輸方式給飛行器鋰電池組充電,待充電完成后,飛行器返回繼續(xù)執(zhí)行巡線任務。其次研究捷聯(lián)慣性和GPS組合導航的相關(guān)內(nèi)容。結(jié)合捷聯(lián)慣性導航誤差連續(xù)但發(fā)散的特性與GPS導航誤差有界但不連續(xù)的特性,采用擴展卡爾曼濾波將兩者進行數(shù)據(jù)融合,從而確定了組合導航濾波算法。接著介紹視覺導航對接設計。制定視覺導航對接總體流程,敘述充電站著陸信標設計與視覺導航對接的基礎內(nèi)容。并對著陸信標的特征檢測流程和飛行器與著陸信標相對位置解算進行重點闡釋。運用Hough變換、Harris角點檢測算法實現(xiàn)了對著陸信標的特征檢測。之后重點闡述基于E類放大器的無線充電設計。通過對幾種無線電能傳輸方式和逆變電路的說明與比較,從而確定基于電磁感應式傳輸與功放型逆變電路的充電方案。從理論上對基于E類功放無線電能傳輸深入分析,提出基于最優(yōu)負載的參數(shù)設計方法,并在Saber中對電路進行仿真,無線電能傳輸效率高達90.81%。最后,介紹了自主充電系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)以及對無線充電的測試,無線充電效率約為75%,實驗結(jié)果基本和理論與仿真結(jié)果一致。并且提出了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題以及今后改進的方向。
[Abstract]:In recent years, the inspection method of transmission line based on four rotor aircraft. The four rotorhelicopter short life, severely limited by the battery capacity. The common method is to increase the capacity of the battery, but the battery life time with carrying capacity increase nonlinearly with the increase of production cost, and limit the range of aircraft battery technology time can not solve the aircraft long time autonomous execution of the patrol task problem fundamentally. Therefore, this paper proposes a power line patrol four rotor aircraft autonomous charging system. First described the composition and the whole scheme of the system. The system is mainly composed of ground control station, line patrol aircraft and aircraft in the charging station network. The patrol line detected during battery charging, the charging station using strapdown inertial navigation and GPS navigation system of autonomous navigation to the target, and then through the end of visual navigation A charging station charging station through precise docking. At the end of class E power amplifier for radio vehicle lithium battery charging transmission mode based on charging is completed, the aircraft returned to continue to perform the patrol task. Secondly related content of strapdown inertial navigation and GPS. Combined with strapdown inertial navigation error but divergent characteristics and continuous GPS navigation error is bounded but not continuous characteristic, using the extended Calman filter to the data fusion, so as to determine the integrated navigation filtering algorithm. Then it introduces the design of visual navigation for visual navigation of ground docking. The overall flow, the basic content of charging station landing beacon design and visual navigation and docking. The landing target letter feature detection process and aircraft and landing relative position solution of focus of interpretation. By using Hough transform, Harris corner detection algorithm for landing Feature detection beacon. Then the paper focuses on wireless charging based on class E amplifier design. Based on several radio shows and comparison of transmission mode and inverter circuit, so as to determine the charging scheme of electromagnetic induction type transmission and power inverter circuit. Based on the theoretically based on class E power amplifier radio transmission in-depth analysis, put forward the optimal parameter design method based on load, and the simulation of the circuit in Saber, wireless power transmission efficiency is as high as 90.81%. finally introduced the realization of self charging system hardware and test of wireless charging, wireless charging efficiency is about 75%, the experimental results and the simulation results are consistent with the basic theory and put forward the existing system. The problems and future directions.

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279;TM910.6

【參考文獻】

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本文編號：1385885