多旋翼飞行机械臂机体姿态抗扰动控制方法OA

针对多旋翼飞行机械臂作业中存在的特有问题——欠驱动的多旋翼平台易受阵风、乱流等外部干扰,以及机械臂规划运动导致的系统内部扰动影响无人机姿态,提出了一种基于质心可变动力学模型的抗干扰控制方法,结合多刚体质心运动学分析手段,将内、外部扰动分解耦合至无人机动力学模型,构建融合机械臂时变质心偏移的四旋翼机体耦合非线性动力学模型,在降低一体化建模复杂度的同时兼顾模型精度。针对传统自抗扰控制(ADRC)参数整定复杂的难题,设计了基于粒子群优化(PSO)算法的参数整定方法,将优化参数应用于机体平台姿态控制器。仿真表明,所提方法使扰动估计值与实际扰动值的均方根误差(RMSE)降至6.7%,姿态角波动幅值抑制方面相较于比例-积分-微分(PID)控制器、基于非线性扰动观测器的比例-积分-微分(NDOBPID)控制器,分别提升78%、73%。实物实验表明,在机械臂规划运动造成内部干扰的情况下,姿态角平均偏差范围为4.02°~9.65°。