张逊逊，许宏科，朱　旭（长安大学电子与控制工程学院，西安 710064）



低空低速植保无人直升机避障控制系统设计

张逊逊，许宏科，朱旭
（长安大学电子与控制工程学院，西安 710064）

摘要：针对低空低速植保无人直升机喷洒作业过程中地表障碍物的威胁，提出了一种基于改进人工势场的避障控制方法。将地表障碍物划分为低矮型和高杆型，并制定不同的避障策略。将无人机与障碍物的相对运动速度引入到人工势场中，给出基于改进人工势场的避障控制算法。设计自适应反步飞行控制器，构建含避障控制算法和飞行控制器的完整避障控制系统。仿真结果表明，与传统人工势场相比，对于低矮型障碍物，所提出的避障控制方法避障路径缩短66.7%，避障时间减少31%；对于高杆型中的圆柱体型障碍物，避障路径和避障时间差别不大；而对于高杆型中的长方体型障碍物，避障路径缩短约42%，避障时间减少25%。该研究可为植保无人直升机规模化应用提供参考。

关键词：农业机械；设计；控制；植保无人直升机；避障；最小安全区域；人工势场

张逊逊，许宏科，朱旭. 低空低速植保无人直升机避障控制系统设计[J]. 农业工程学报，2016，32（2）：43－50.

Zhang Xunxun， Xu Hongke， Zhu Xu. Design of obstacle avoidance control system for low altitude and low speed eppo unmanned helicopter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2016， 32（2）: 43－50. （in Chinese with English abstract）doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.007http://www.tcsae.org

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植保无人直升机作业效率高、单位面积施药量小，对推动农业规模化、信息化、精细化建设有重要作用[1-2]。然而，低空低速植保无人直升机喷洒作业时，地表障碍物严重威胁其飞行安全[3]，因此增强无人机的避障能力是提高任务执行精确度和成功率的关键[4]。……