摘要
随着飞行控制、无线图传等技术的进步，旋翼无人机的发展如火如荼。因具有体积小、便于携带、操作灵活的特点使其在输电线路维护检测中得到越来越广泛的应用。但在巡检作业中，出现了旋翼无人机巡检系统因抗风能力不足而不能完成检测任务、甚至发生事故的现象。因此建立旋翼无人机巡检系统抗风试验场，在其入网使用前检验其抗风能力是否达标。 本文首先概述抗风试验场的设计思路，包括以下内容：试验场模拟自然风的设计指标，为了达到设计指标而进行的场地选择、风机和风管的布置、风管出风口不同方向动作的实现方法等。然后重点研究抗风试验场控制系统，主要研究内容如下： 完成控制系统设计的基础环节—风机系统设备选型。根据设计指标，选择抗风试验场所用的风机种类，然后确定风量、风压与风机功率等具体指标。通过CFD软件进行系统仿真，验证风机设备选型的合理性。搭建简易环境，实测吹风效果证明试验场能够模拟出合格风场环境。 设计风速控制算法。分析抗风试验场要模拟的自然风种类及对风机设备系统响应指标要求。针对被控系统存在滞后性的特点，为摆脱Smith预估补偿控制和Dahlin算法两种经典算法的局限性，分析模糊PID算法原理，利用Matlab软件对控制算法进行仿真。结合仿真结果，确定抗风试验场风速控制算法。 完成抗风试验场控制器设计。选择基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为主控芯片，设计风速信号采集电路、控制指令输出电路、带触摸屏的TFT-LCD电路等硬件模块。移植嵌入式实时操作系统uC/OS-II，协调风速采集任务、控制算法任务、控制量输出任务和人机交互任务等软件模块有序运行。 通过系统测试，分析风速控制效果，证明抗风试验场控制系统完成了设计目标。控制器操作灵活、可靠、人机界面友好。
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