15、空中操作与农业应用：无人机技术的多元探索

空中操作与农业应用：无人机技术的多元探索

1. 空中操作系统控制方法分析

在对具有不同自由度的机器人操作臂控制器的研究中，不同类型的控制器展现出了各异的性能。

1.1 不同控制器性能比较

• PID与PD控制器 ：对于具有3个自由度的机器人操作臂，比例 - 积分 - 微分（PID）控制器和比例 - 微分（PD）控制器在上升时间和稳定时间方面表现优于基于模糊逻辑的控制器，不过模糊逻辑控制器（FLC）的超调较小。
• 模糊自整定PID控制器 ：在控制2自由度操作臂时，模糊自整定PID控制器相较于传统PID控制器，具有响应时间短、超调小、稳态精度高以及良好的静态和动态性能等优势，这表明由于系统的非线性，传统PID控制器难以保证精度。
• 2自由度操作臂的四种控制器 ：针对2自由度操作臂开发的四种控制器，即鲁棒PID控制器、Mamdani模糊控制器、Sugeno模糊控制器和结合了PID与Mamdani模糊控制器的混合模糊控制器中，Sugeno模糊控制器速度和扭矩最大，但存在稳态关节位置误差；混合模糊控制在确定工作点方面精度最高。

1.2 操作臂设计以稳定空中操作系统质心

为了稳定空中操作系统的质心，有多种操作臂设计方案：
- 对称操作臂 ：由两个对称操作臂组成的系统，在抓取过程中可使质心位移和平台角动量扰动最小。
- 轻量级5自由度操作臂 ：设计目的是使操作臂的重心尽可能