农田信息采集用多旋翼无人机姿态稳定控制系统设计与试验

• 作者: 兰玉彬 廖懿华 张铁民
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 无人机 飞行控制系统 姿态控制 飞行试验 PID专家控制器 信息采集
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 农业航空工程
• 页码范围: 88-98
• 页数: 11页
• 分类号: V275+.1
• 字数: 9960字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.012

摘要

农田信息快速采集是精准农业的基础.为快速、高效、准确、节能获取农田信息,该文搭建了多旋翼无人机平台,设计了以STM32F407为主控制器的多旋翼飞行控制系统.采用了比例积分微分(proportion,integration,differentiation,PID)双闭环控制策略,外环为角度反馈,内环为角速度反馈.通过工程凑试法得到合适的PID控制参数.运用专家控制策略改进上述控制方法,使控制参数适应无人机姿态变化.对所设计的无人机控制系统进行抗干扰和阶跃响应试验.系统在受到30°横滚与俯仰角干扰后,其对应恢复平衡时间均在3.4 s内,航向角30°干扰后恢复时间在4s内.系统横滚与俯仰角阶跃响应调节时间在1～2 s内,航向角在3.4 s内.试验结果表明:双闭环PID控制策略实现多旋翼无人机姿态稳定控制,专家控制策略增强无人机的抗干扰能力.在室外农田环境中,无人机能根据指令在1～2 s内快速调整姿态.当姿态受风影响发生倾斜时,陀螺仪测量角速度大于3 (°)/s,采用的控制策略能迅速调整电机转速,保持无人机姿态稳定平衡.试验证明该控制系统稳定可控且具有较强抗干扰性,满足多旋翼无人机低空采集农田信息的要求.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张铁民	华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室	92	1114	19.0	29.0
2	廖懿华	华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室	5	133	5.0	5.0
3	兰玉彬		11	89	6.0	9.0