[发明专利]一种无人机风机叶片自动巡检仿真系统及方法

权利要求书

1.一种无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，包括无人机仿真模块、双光云台仿真模块、相机仿真模块、视觉导航模块、无人机控制模块和风机仿真模块，所述无人机仿真模块通过飞行控制器飞至机舱航向采集点位，所述双光云台仿真模块上固定连接有所述相机仿真模块，所述相机模块输出的图像信息以topic的形式传递至视觉导航模块，所述无人机控制模块控制无人机按初始航点顺序进行飞行，飞行过程中实时通过所述视觉导航模块判断风机叶片图像几何位置，来进行视觉导航纠偏。

2.根据权利要求1所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述无人机仿真模块为飞行平台，搭载双光吊舱仿真模块，无人机及云台控制模块可对云台进行角度控制，同时也可获取云台姿态角度。

3.根据权利要求2所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述云台分包括俯仰控制器、偏航控制器、横滚控制器，所述云台底座link与无人机机体下部link固定连接，当无人机出现俯仰和横滚的姿态角度后，云台控制器以无人机姿态角度为依据，进行云台的俯仰、横滚角度补偿。

4.根据权利要求1所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述风机仿真模块通过飞行平台搭载激光雷达、高清相机，同时获取风机的激光点云数据、高清影像数据，来解算出高精度、纹理真实的风机实景三维模型。

5.根据权利要求1所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述视觉导航模块通过在云台的link上加载gazebo中相机插件，通过/camera_raw的topic来订阅当前的相机在仿真环境中的视野，构成视觉传感器，视觉传感器图像信息传给视觉处理器，所述视觉处理器针对特定场景，提取有效的视觉信息给导航控制系统。

6.根据权利要求1所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述无人机控制模块由前向通道和反馈通道组成，被控对象的输出结果y(t)作为反馈通道的输入，该值与控制系统给定值y_d(t)的差值即为控制系统的偏差(error)，即error(t)＝y_d(t)-y(t)，该偏差通过比例、积分、微分三环节相加后的结果u(t)作为被控制对象的输入，u(t)的PID算法过程为

式中K_p为比例系数或增益、T_i为积分时间常数、T_d为微分时间常数，PID可以是P、PI、PD或者PID组成，P是不可缺少的部分，其中K_p、T_i、T_d三个参数对系统的作用各不相同。

7.根据权利要求6所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，增大比例系数K_p可加快系统的响应速度、增加系统的控制精度、减小系统的静态误差；

增加积分时间常数T_i，积分作用减弱，控制系统超调量减小，系统振荡次数减少，减小积分时间常数作用则相反；

增加微分时间常数T_d，系统的响应速度增加、超调量减小、稳定性增加。

8.根据权利要求1所述的无人机风机叶片自动巡检仿真系统，其特征在于，所述仿真系统的控制分为位置控制、速度控制和姿态控制，所述仿真系统使用位置控制，由期望位置和实际位置解算出期望速度，期望速度和实际速度通过速度控制器解算出期望角度，同理期望角度和实际角度经姿态控制器得到无人机控制量。