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柳旭1,莫皓添2,闫翔昱3,方健豪2*,陆春波1,范佳1,胡伟飞2
LIU Xu1, MO Haotian2, YAN Xiangyu3, FANG Jianhao2*, LU Chunbo1, FAN Jia1, HU Weifei2
摘要: 【目的】无人化、智能化的高效巡检对于提升风力发电机运行过程可靠性、降低运维成本具有重大意义。针对风机运行过程中尾流的强湍流环境,以及山地风电场的多障碍物复杂环境对无人机巡检路径规划提出的严峻挑战,提出了一种考虑风电场尾流的无人机智能巡检路径规划方法。【方法】首先,构建了以巡检路径成本与无人机续航时间为优化目标、无人机飞行特性为约束条件的全局巡检问题模型,并设计了一个反映山地风电场复杂地形和风机尾流特征的虚拟巡检场景。其次,提出了一种基于策略交互的目标偏置快速随机树(policy interactive target bias rapidly-exploring random trees,PITB-RRT)算法,通过优化采样与扩展策略提升路径效率与计算效率。最后,引入非支配排序遗传算法Ⅱ型(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)优化巡检点次序。【结果】针对一个包含12台风机的典型山地风电场,所提方法高效规划出66条风机巡检点间的可行路径,求解的全局最优巡检路径长度约9 342 m,对应飞行时间为25.3 min,与传统巡检次序相比,路径成本降低了28.8%。【结论】所提方法在复杂风电场景中具有良好的适用性和高效性,为无人机巡检任务的智能化与自动化提供了技术支持。