1.一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)确定在役风力机叶片及立柱表面轮廓数据特征点集;
2)判断在役风力机的运行状态,如其为静止状态则执行第3)步,如其为工作状态则执行第8)步;
3)无人机以圆柱螺旋线轨迹程控;
4)判断是否扫描完成,如未完成进行下一步,如完成则结束本次任务;
5)判断是否有缺陷;如有则执行下一步,如无则返回第3)步;
6)当确定静止在役风力机疑似缺陷时无人机以直线偏移轨迹程控;
7)返回第3)步;
8)无人机以平面螺线轨迹程控;
9)判断是否扫描完成,如未完成进行下一步,如完成则结束本次任务;
10)判断是否有缺陷;如有则执行下一步,如无则返回第3)步;
11)当确定在役风力机疑似缺陷时无人机以直线偏移轨迹程控;
12)返回第8)步。
2.根据权利要求1所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:步骤1)中,首先基于风力机尺寸结构特点建立无人机运动坐标系,对风力机立柱和叶片进行圆柱化结构处理,对风力机立柱和叶片表面的轮廓数据进行固定距离的特征点集确定。
3.根据权利要求2所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:确定在役风力机叶片及立柱表面轮廓数据特征点集,具体为:步骤1.1风力机立柱的长度为Lcol而三个叶片的长度为Lbal,风力机静止停机时转速为0而风力机转动发电时叶片的角速度为wbal;以风力机立柱与叶片旋转中心处为坐标原点o=[0,0,0],建立用于无人机飞行轨迹程控的东北天坐标系;
步骤1.2对风力机立柱和三个叶片的表面轮廓特征点集DOlp=[Dcol,Dbal1,Dbal2,Dbal13]进行建模,风力机叶片的不同特征点具有不同的线速度,叶片长度方向按照固定步长Sstp进行确定特征点,而对立柱同样按照固定步长Sstp确定特征点;
步骤1.3由于风力机立柱与坐标原点o相交其X轴和Y轴坐标为零,立柱表面轮廓特征点集的坐标可以表示为 其中立柱表面轮廓特征点集的数目m为Lcol/Sstp,立柱表面每个特征点的坐标 可以表示为 1号风力机叶片特征点集Dbal1的坐标可以表示为 其中叶片表面轮廓特征点集的数目n为Lbal/Sstp,
1号叶片表面每个特征点的坐标 可以表示为
4.根据权利要求1所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:步骤3)具体为:
步骤3.1无人机以立柱靠近地面的表面轮廓特征点 为起点,向右以圆柱螺旋线轨迹对立柱表面进行巡检,无人机绕着立柱经过2π角度时到达特征点沿着立柱表面飞行sT的垂直距离,即在 当无人巡检到立柱表面轮廓点 时,以坐标原点o为起点依次对1号、2号以及3号立柱表面特征点进行巡检;
步骤3.2以1号叶片靠近原点处的表面轮廓特征点 为起点,无人机向右以圆柱螺旋线轨迹对叶片表面进行巡检,无人机绕着叶片经过2π角度时到达特征点通过公式 计算特征点 与特征点 间几何距离的函数;当无人巡检到1号叶片表面轮廓点 时,返回坐标原点o对2号叶片向右以圆柱螺旋线轨迹进行巡检;当无人巡检到2号叶片表面轮廓点 时,返回坐标原点o对3号叶片向右以圆柱螺旋线轨迹进行巡检。
5.根据权利要求1所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:步骤8)具体为:
步骤8.1无人机以立柱靠近地面的表面轮廓特征点 为起点,向右以圆柱螺旋线轨迹对立柱表面进行巡检,无人机绕着立柱经过2π角度时到达特征点沿着立柱表面飞行sT的垂直距离,即在 当无人巡检到立柱表面轮廓点 时,以坐标原点o为起点依次对1号、2号以及3号立柱表面特征点进行巡检;
步骤8.2风力机叶片转动时其轮廓特征点集的速度集为vbal=[vbal1,vbal2,vbal3],而1号风力机叶片特征点转动速度为 计算特征点与坐标原点o间几何距离的函数;由于在叶片长度方向采用固定步长Sstp进行确定特征点,因此在叶片长度方向上相邻两个特征点的距离 为Sstp;
步骤8.3风力机叶片转动发电时,当前时刻k在θi角度时无人机对1号叶片表面轮廓特征点 进行巡检,在下一时刻k+1需要对θi+wbal角度时无人机对表面轮廓特征点 进行巡检,此时无人机不仅要飞行轮廓特征点 和 在长度方向的距离Sstp,还要飞行在单位时间内轮廓特征点 绕圆周转动的弧线位移为 当风力机叶片以角速度wbal旋转时无人巡检1号叶片特征点集Dbal1,基于1号、2号和3号叶片所形成的旋转平面,无人机以平面螺线的轨迹进行巡检;当无人巡检到1号叶片表面轮廓点 时,无人机返回坐标原点o对2号叶片以平面螺线的轨迹进行巡检;当无人巡检到2号叶片表面轮廓点 时,无人机返回坐标原点o对3号叶片以平面螺线的轨迹进行巡检。
6.根据权利要求3或4所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:步骤6)及步骤11)中,无人机携带传感器对风力机进行巡检,巡检到风力机表面存在疑似缺陷时,无人机需要对疑似缺陷点周围的传感数据进行采集处理,通过前后左右多角度巡检对风力机表面疑似缺陷进行增强巡检。
7.根据权利要求6所述的一种匹配在役风力机状态的无人巡检轨迹程控方法,其特征在于:当无人巡检到立柱表面特征点 存在疑似缺陷时,使无人机沿直线偏移固定步长sT即对特征点 进行巡检,随后沿直线偏移固定步长 即对特征点 进行巡检;当无人巡检到叶片表面特征点 存在疑似缺陷时,风力机叶片处于静止停机状态和转动发电状态,无人机先沿前方直线偏移固定步长Sstp即对特征点 进行巡检,然后无人机沿后方直线偏移固定步长Sstp即对特征点 进行巡检。