摘要：由于四旋翼植保无人机的飞行高度较低,在实际飞行中易受到环境风场的影响。为此,根据Newton-Euler方程建立了风场环境下四旋翼飞行器的动力学模型,并设计了基于内外环PID控制策略的控制器。其中,姿态角控制器采用基于四元数的反馈控制器,并使用Lyapunov稳定性判据验证了其全局渐近稳定性;姿态角速率控制器采用PID控制器;位置控制器由速度PID控制器和位置P控制器组成。通过在Gazebo中进行风场模拟仿真实验和实际飞行试验,对设计的四旋翼飞行器控制系统进行参数调试和验证,结果表明:控制器具备在风场环境下控制四旋翼无人机稳定飞行的能力。

摘要：为了更好地实现农业无人机整机的轻量化,以某四旋翼植保无人机机臂折叠机构为对象展开研究。首先,依据机臂折叠机构的工作原理、结构特征和载荷状况,建立了机臂折叠机构的三维模型;其次,在对机臂折叠机构进行静力学分析和模态分析的基础上,以质量优化为目标,将未受力部分设计为优化区,并对其进行拓扑优化;最后,通过对优化结果的分析,在UG三维建模软件中重建实体模型,并再次进行静力学分析和模态分析,验证优化后的机臂折叠机构是否满足四旋翼植保无人机在实际工作中的静动态特性要求。研究结果表明:优化后机臂折叠机构的质量由最初的231.54g减少至204.21g,无人机整机总质量降低了109.32g,且优化后的机臂折叠结构在减轻质量的同时提升了结构的整体性能。