【技术实现步骤摘要】
航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法及系统
本专利技术涉及电气工程
，尤其涉及航空灭火装置悬停喷射灭火控制方法及系统。
技术介绍
输电走廊附近山火会导致输电线路跳闸，严重威胁我国电网的安全稳定运行。仅2003年，湖南省220kV线路因山火跳闸达到23次，当年全省220kV线路跳闸总数才63次。2009年-2010年期间，贵州电网220kV和500kV输电线路总共发生山火跳闸事故71起，其中500kV线路跳闸26起。由此可见，输电线路山火成为威胁电网安全的一个重要灾害。对输电线路山火开展灭火，是避免山火蔓延引起线路跳闸的有效治理手段。但输电线路山火现场交通环境恶劣，尤其是特高压输电线路所处的崇山峻岭高度远大于100米，无行走道路，荆棘茂盛，人员到达火场时间长，影响山火处置的及时性。无人机和高效灭火技术近年发展较快，飞行灵活，适用于电网点多面广的山火灭火，有以下优势：1)可克服地形不利因素，可快速到达火场进行灭火，解决灭火装备因地形阻碍无法到达火场的难题；2)无人机灭火不需人员近距离与火接触，从而避免了人工灭火安全风...
【技术保护点】
1.一种航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取航空灭火装置实时的姿态变化量，所述姿态变化量包括喷射灭火对X轴反向作用力，重量变化对X轴作用力及其俯仰力矩、重量变化对Y轴作用力及其横滚力矩、重量变化对Z轴的作用力及其偏航力矩；/n获取并根据火场烟羽流对航空灭火装置向上产生的实时作用力和实时消耗的灭火液重量计算实时的前馈补偿量；/n采用以所述实时的前馈补偿量作为实时扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正，从而实时确保航空灭火装置的稳定飞行与灭火。/n
【技术特征摘要】
1.一种航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取航空灭火装置实时的姿态变化量，所述姿态变化量包括喷射灭火对X轴反向作用力，重量变化对X轴作用力及其俯仰力矩、重量变化对Y轴作用力及其横滚力矩、重量变化对Z轴的作用力及其偏航力矩；
获取并根据火场烟羽流对航空灭火装置向上产生的实时作用力和实时消耗的灭火液重量计算实时的前馈补偿量；
采用以所述实时的前馈补偿量作为实时扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正，从而实时确保航空灭火装置的稳定飞行与灭火。
2.根据权利要求1所述的航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，获取并根据火场烟羽流对航空灭火装置向上产生的实时作用力和实时消耗的灭火液重量计算实时的前馈补偿量，具体包括以下步骤：
通过航空灭火装置正下方安装的压力传感器获取空气对旋翼和直升机的底面产生的实时压强，再将所述空气对旋翼和直升机的底面产生的实时压强乘以航空灭火装置在Z轴方向的实时投影面积，计算得到火场烟羽流对航空灭火装置向上产生的实时作用力；
获取灭火水剂的密度和喷射时间，并通过安装在航空灭火装置的水泵出口或者喷管出口的流量传感器获取灭火水剂的实时流量，根据所述灭火水剂的密度、喷射时间和灭火水剂的实时流量计算得到实时消耗的灭火液重量；
将所述实时消耗的灭火液重量减去火场烟羽流对航空灭火装置向上产生的实时作用力，得到实时的前馈补偿量。
3.根据权利要求2所述的航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，采用以所述实时的前馈补偿量作为实时扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正，具体包括以下步骤：
获取期望的姿态变化量，并通过在受控对象的输出端获取的实时的姿态变化量，将所述期望的姿态变化量和实时的姿态变化量进行负反馈处理，得到第一负反馈信号；
将所述第一负反馈信号串联校正处理，得到串联校正信号；从执行元件的输出端获取执行控制信号，并将执行控制信号进行反馈校正，得到反馈校正信号，并将所述串联校正信号和反馈校正信号进行负反馈处理，得到第二负反馈信号；
将所述第二负反馈信号进行放大处理，得到反馈放大信号；对实时的前馈补偿量进行前馈校正，得到前馈校正信号；将所述反馈放大信号和前馈校正信号进行正反馈处理，得到正反馈信号，并将所述正反馈信号输入至执行元件中，所述执行元件根据所述正反馈信号生成执行控制信号，并将所述执行控制信号输送给所述被控对象，以控制被控对象提供与所述执行控制信号相对应的修正作用力和修正力矩来修正所述实时的姿态变化量。
4.根据权利要求2所述的航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，在采用以所述前馈补偿量作为扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正前，还包括以下步骤：
设置所述姿态变化量的姿态稳定阈值，将所述实时的姿态变化量分别与其对应的姿态稳定阈值进行比较，当比较出所述实时的姿态变化量均未超出其所对应的姿态稳定阈值，则直接采用以所述实时的前馈补偿量作为实时扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正；
当比较出存在任意实时的姿态变化量超出其所对应的姿态稳定阈值，则计算所述姿态变化量与其对应的姿态稳定阈值的超出值，并通过降低灭火流量来修正所述超出值，进而将所述航空灭火装置的实时的姿态变化量控制在所述姿态稳定阈值内，再采用以所述实时的前馈补偿量作为实时扰动的前馈补偿控制算法对所述航空灭火装置实时的姿态变化量进行前馈校正。
5.根据权利要求1所述的航空灭火装置悬停喷射灭火的控制方法，其特征在于，获取航空灭火装置的姿态变化量，包括以下步骤：
实时获取航空灭火装置的灭火液的喷射速度以及喷射流量以及水枪喷孔的截面积，并根据第一计算公式计算喷射灭火对X轴反向作用力；
所述第一计算公式为其中，F1为喷射灭火对X轴反向作用力，Vr为灭火器的出口速度，m为航空灭火装置的质量，t为喷射时刻；
实时获取所述航空灭火装置的重力、灭火装置的俯仰角度，并分别使用第二计算公式、第三计算公式计算重量变化对X轴作用力、重量变化对Z轴作用力；
所述第二计算公式为：-Hs-Gsinθ＝0；其中，G为航空灭火装置的重力，Hs为重量变化对X轴的作用力；
所述第三计算公式为：-T+Gcosθ＝0；其中，T为重量变化对Z轴作用力；
实时获取航空灭火装置的滚转角和尾桨拉力，并使用第四计算公式计算重量变化对Y轴作用力；其中，第四计算公式为：
其中，Ss为重量变化对Y轴作用力，Twj为尾桨拉力，为滚转角；
获取重量变化对X轴的作用力的作用点到质心的距离，进而根据重量变化对X轴的作用力及其作用点到质心的距离...
【专利技术属性】
技术研发人员：周特军，李波，吴传平，刘毓，潘碧宸，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。