旋翼飞行机器人是在多旋翼飞行器上加装机械臂的新型空中机器人系统。针对其与外界环境的交互作业, 提出了一种抗干扰任务空间目标物作业控制策略。首先, 在广义坐标系下推导出旋翼飞行机器人的运动学模型与动力学模型, 明确了系统的输入输出关系; 其次, 将整个系统分为位置、姿态和机械臂3个控制环, 并采用线性自抗扰控制算法设计了抗干扰控制器, 在控制算法中, 将线性扩张观测器和PD控制律分别用来估计与补偿集总干扰; 进而, 分析了所设计控制算法的稳定性以及对控制器参数进行了整定; 最后, 搭建了实验系统对目标物抓取作业控制进行了实验验证。实验结果表明, 所提控制算法抗干扰能力强、响应速度快, 能够有效保持旋翼飞行机器人作业时的位姿稳定。

旋翼无人机作为低成本的新型遥感平台逐渐受到研究者与应用者的重视, 旋翼无人机搭载商用遥感, 具有地面分辨率高、响应迅速、使用维护方便等优点, 很好地弥补了传统遥感的缺陷, 在实际使用中抗干扰能力成为旋翼机遥感系统的重要性能指标。为了弥补常规多旋翼无人机航向控制力矩不足, 首先设计了六轴十二旋翼无人机结构并建立了其动力学模型, 然后针对农业遥感平台抗扰动能力的要求, 设计了专用的带有微分跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律的自抗扰控制算法。其次通过仿真验证了控制器的稳定性与有效性, 通过实际风扰试验测试了该控制算法在11.2 m/s的短时风扰影响下仍保持良好的轨迹跟踪特性。最后在六轴十二旋翼无人机搭载自主研发的商品化微型高光谱仪MNS2001和两轴稳定云台, 在特定区域水稻上空定点进行光谱遥感测量, 在300~900 nm光谱范围内, 悬停区域上空多次测量的相对误差不超过5%, 试验表明该旋翼机遥感平台具有良好的稳定性和可靠性, 可以进一步应用于农业遥感领域并辅助生产管理。