摘要：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。

摘要：针对带机械臂的旋翼无人飞行系统实验平台在二次开发设计中存在硬件选择、通信、控制的难题,文中设计一种基于开源飞控PixHawk的分层控制实验平台。该实验平台主要包括旋翼无人机、机械臂、地面站、通信模块4部分。其中,无人机姿态与位置的控制由内外环PID算法实现,机械臂的控制基于正运动学在机载计算机树莓派上实现。PC与机载计算机通过WiFi通信,相比传统的蓝牙不仅增大了通信的覆盖范围而且提高了实时通信的流畅度。采用的分层控制相比于解耦控制虽然精度降低,但所需计算资源较少且在实际中更易于实现。实验结果表明,文中实验平台实际运行稳定可靠,具有一定的鲁棒性,可为带机械臂的旋翼无人飞行系统控制算法设计及顶层应用研究实验平台的选择提供参考。