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电网输电线路上悬挂的异物是引起供电故障的重要因素之一,及时清除输电线路异物,对于电网的安全运行具有重要的意义。传统清除高空异物的方法有人工带电作业、无人机高空清除异物或停电处理等,这些方法耗时耗力或操作难度大,易受地形环境等影响。近年来,激光技术的应用已越来越广,利用激光瞬间高能量、定向性、远距离传输等特点,可达到远程清除异物的目的。为了提高效率和更好的清除效果,现提出一种新型激光异物清除装置的方案:运用光电转台搭载高清摄像机和光纤激光器,结合图像处理技术以及伺服控制系统技术,实现自动识别跟踪输电线路上的缠绕异物,通过发射激光,达到切除异物的效果。本文研究的主要内容是设计一种高精度两轴光电转台伺服控制系统,用于激光异物清除装置中。具体工作如下:(1)根据激光异物清除装置系统指标和功能需求,提出了转台总体设计方案。分析转台结构和光路设计方案,摄像机安装于俯仰轴上,激光器输出至转台方位轴系下方通过的路径,通过两块反射镜来对光路进行转折。(2)转台伺服系统采用方位和俯仰轴的闭环控制,旋转变压器为反馈元件并与R/D转换器组成高精度反馈环节,选用ARM微控制器为控制芯片,采用了矢量控制技术。在对每个功能模块核心器件的选型基础上,采用模块化设计思想分别对通信电路、控制电路和驱动电路进行了设计。(3)完成了转台伺服控系统的控制算法和软件设计。算法部分主要包括永磁同步电机的矢量控制算法、位置前馈控制器和轨迹发生器算法,并针对现有轨迹发生器算法跟踪精度不理想的情况,本文进行了改进,满足了高精度跟踪要求。软件部分主要包括方位和俯仰ARM微控制器的控制软件和通信软件的设计,其中控制软件主要完成PWM脉冲产生,电机相电流A/D采样,旋转变压器位置检测,SPI、RS232通信,状态监测等功能。(4)制作了样机,完成了系统调试,主要包括控制驱动电路和主要功能电路的调试,转台整机跟踪性能调试。并在激光异物清除装置实际应用中,模拟跟踪切割输电线上异物,验证了转台的性能。