1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着近几年来微电子行业以及微型惯性导航技术的发展，多旋翼无人飞行器成为无人机研究领域的热点之一。特别是进入21世纪后，多旋翼无人机的研究日趋火热，关于其线性与非线性建模、姿态控制、速度控制与位置控制等基础研究已日趋成熟。随着科学技术的发展以及商业化的推动，民用无人机市场必将迎来爆发。本文以设计一台多旋翼无人植保机为目标，将无人机与农业植保行业相结合，为无人机的更大发展做出贡献。

国内外研究现状

无人机在农业中的应用起步较早，早在20世纪末日本就使用Yamaha RMAX/R-50系列无人直升机进行农药喷洒。近几年，无人机在农业方面的应用逐渐得到普及，并具有多样化、智能化的特点。德国遥感技术研究所提出一种基于无人机遥感系统检测可能藏有幼鹿的草地，以防草地收割期间动物幼崽被收割机伤害；采用无人机搭载光谱相机等传感器测量植物表面能量发散和反射，以监测农作物的生长因素，从而为生产提供数据指导；美国明尼苏达大学则提出采用UAV、AGV共生系统来收集农田表面含氮量等级，指导合理施肥。

2. 研究的基本内容

1. 植保机系统方案设计：主要进行植保无人机技术需求分析、根据需求进行机体设计、动力系统选型方案确立。

2. 植保机动力学建模及mrsmc控制器设计：为植保机建立数学模型，将无人机飞行控制系统划分为x轴方向、y轴方向、高度和偏航运动四个控制回路，采用mrsmc方法进行控制器设计，并给出了控制器的仿真实验结果。

3. 给出控制器的实际实验结果，验证控制系统方案可行性，并对植保无人机智能化的几个方向进行分析探索。

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   3. 实施方案、进度安排及预期效果

   1. 查阅资料，了解国内外植保无人机发展和市场情况，熟悉无人机动力系统及机体配件等产业链。

   2. 根据分析结果对动力系统和机体材料进行选型确定，实验验证可行性。

   3. 对无人机建立数学模型，设计各个回路控制器，进行仿真。

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      4. 参考文献

      1. 王伟, 马浩, 孙长银. 四旋翼飞行器姿态控制系统设计[J]. 科学技术与工程, 2013 (19): 5513-5519.
      2. 马浩.基于Backstepping的多旋翼无人机自主飞行控制系统[D]. 南京信息工程大学，2014.
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