基于专家PID的带臂四旋翼无人机控制方法

相较于未带臂的无人机,带臂无人机(UAV)的飞行轨迹会出现较大偏差,更难以稳定控制。为了解决带臂UAV的精确轨迹控制问题,提出基于专家PID的带臂四旋翼无人机控制方法。首先,将机械臂搭载于UAV上把它们作为整体,并通过拉格朗日方程建立了带臂UAV的运动学和动力学系统模型;其次,设计专家PID控制器用于对系统的稳定控制;然后利用五次多项式对带臂UAV的机械臂进行轨迹规划;最后,通过仿真验证专家PID控制方法对带臂UAV稳定控制的有效性。实验结果表明,相较于常规PID控制,所提基于专家PID的控制方法提高了系统的响应速度,且能够有效地抑制外部扰动;该方法对于动作情况下的机械臂能够稳定地跟踪其轨迹,且具有很好的抗扰性和鲁棒性。

带单关节机械臂四旋翼无人机的建模与控制

为拓宽旋翼无人机的应用范围,发展旋翼无人机与环境的"接触式"应用,可以在旋翼系统上搭载关节机械臂构成带臂旋翼无人机系统,并在该系统上进行相关研究。关节机械臂为多刚体系统,机械臂的搭载与作动会对旋翼平台产生较复杂的反作用,因此在对带臂旋翼无人机系统进行控制前,需要对旋翼无人机与机械臂的相互作用进行分析,建立系统全状态动力学模型,并在此基础上进行控制器设计。针对搭载单关节机械臂的四旋翼无人机进行了动力学建模,并探讨了基于干扰观测器的系统位置控制器设计。仿真对所设计的控制器进行了验证,结果表明控制器能使系统在机械臂作动情况下保持悬停,在末端器受力情况下稳定跟踪轨迹。