3 自由度旋翼飞行机械臂系统动力学建模与预测控制方法

来源：机器人杂志2015年第2期北京时间：

作者：宋大雷, 孟祥冬, 齐俊桐, 韩建达

摘要：旋翼飞行机械臂（rotorcraftaerialmanipulator，RAM）系统是安装在飞行机器人上的可操作型机械臂，悬停模式下执行准确的空中操作时旋翼无人机与所加机械臂之间存在相对扰动，通过分离机械臂与飞行机器人进行动力学建模并不能有效消除这种扰动．本文基于对相互扰动力学作用的分析建立整体动力学模型，并在悬停飞行模式下将其简化为线性控制参考模型．进而对旋翼系统控制延时所引起的动力学扰动进行补偿，同时设计预测控制器来消除末端执行器的位置和姿态误差．最后，在存在内部和外部扰动的情况下，设定销钉插入操作任务进行控制方法的对比仿真．末端执行器位姿偏差的仿真结果表明了模型结构与控制方法的有效性．

关键词：旋翼无人机, 飞行机械臂, 动力学建模, 预测控制, 飞行仿真