用于光伏阵列巡检的四轴飞行器系统设计

发布时间：2020-05-28 17:14

【摘要】：随着太阳能光伏发电的飞速发展,在大规模的光伏发电中也时常出现各种故障影响整个发电效率,其中最常见的就是热斑现象。对于这个普遍存在的问题,唯有定期对整个光伏阵列进行巡检。在光伏巡检系统中,四轴飞行器控制系统显得尤为关键,因此本文的工作可以概括为以下几个方面。(1)根据四轴飞行器的基本组成结构,分析四轴飞行器的基本运动与力的关系并建立地理坐标系和机体坐标系,然后通过欧拉方程和牛顿第二定律得到四轴飞行器数学模型;(2)阐述了基于Mahony滤波的四元数姿态融合方法,并通过姿态解算实验验证其有效性;设计了基于微分先行和不完全微分的四轴飞行器控制器来增强其稳定性和抗扰性;在matlab环境下搭建simulink四轴飞行器运动仿真模型进行了仿真实验,验证了四轴飞行器控制器对其运动控制的有效性。(3)搭建了四轴飞行器系统硬件平台,并在该平台下完成控制系统的软件设计,主要包括姿态解算和控制算法的实现,最后通过飞行实验验证了四轴飞行器在自稳、跟随期望值和抗扰性三个方面的能力。(4)简述了光伏巡检系统的工作流程,并阐述了地面站图像处理算法原理及软件实现,最后通过光伏红外图像拼接实验验证了图像拼接算法的有效性。
【图文】：

图 1.1 光伏阵列红外图像Fig 1.1 Photovoltaic array infrared image1.2 国内外四轴飞行器研究现状对于四轴飞行器的研究[10]早在上世纪初就已经开始了，，第一架四轴飞行器是由法国的 Breguet 兄弟在 1907 年设计的，如图 1.2 所示。该四轴飞行器的四螺旋桨是由垂直分布的双层旋翼组成的，当时的电子技术和计算机技术还不成熟因此该飞行器并没有采用任何的自动控制方案，其操作和稳定性都很差。虽然如此，但是该设计却为后续的四轴飞行器发展奠定了基础[11,12]。

图 1.1 光伏阵列红外图像Fig 1.1 Photovoltaic array infrared image2 国内外四轴飞行器研究现状对于四轴飞行器的研究[10]早在上世纪初就已经开始了，第一架四轴飞行由法国的 Breguet 兄弟在 1907 年设计的，如图 1.2 所示。该四轴飞行器的四旋桨是由垂直分布的双层旋翼组成的，当时的电子技术和计算机技术还不成此该飞行器并没有采用任何的自动控制方案，其操作和稳定性都很差。虽然，但是该设计却为后续的四轴飞行器发展奠定了基础[11,12]。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V249.1

【参考文献】

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本文编号：2685564