植保无人机群协同作业的路径规划与控制方法

来源：中国农机化学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：马黎, 崔雅博

单位：(1. 商丘职业技术学院软件学院，河南商丘，476100； 2. 开封大学信息工程学院，河南开封，475004)

摘要：为提高植保无人机喷施作业的效率，提出一种将多台植保无人机进行编队协同作业的方法，并设计改进人工势场路径规划算法和滑模路径跟踪控制策略。首先，建立植保无人机的数学模型和编队模型；然后，在人工势场法中引入回环力改善局部最小值问题，并将其应用在规划路径和避障中；最后，分别对植保无人机的运动模型和姿态模型设计滑模路径跟踪控制律，确保植保无人机编队对喷施路径的准确跟踪。通过5台植保无人机编队的仿真结果表明：所设计的改进人工势场法能够在1.2 s内快速和准确地规划出光滑的避障喷施路径，且设计的滑模路径控制方法能够确保植保无人机编队准确跟踪避障喷施路径，最大偏离误差仅为0.12 m，准确性和实用性均优于自适应控制方法。实测结果表明，提出的方法能够有效降低重喷和漏喷面积，仅占总作业面积的0.31%和0.34%，也缩短作业时长，大幅提高无人机喷施作业效率，为实现智能化农业发展提供技术支持。

关键词：植保无人机编队,喷施作业,改进人工势场法,路径规划,滑模控制,路径跟踪

基金资助：河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目（212102210533）