植保无人机作为新兴的植保机械之一,因其具有作业效率高、防治效果好等特点,所以近年来得到了快速发展。而飞行控制系统是保证植保无人机可以顺利完成植保作业任务的关键。本文以如何实现植保无人机的全自动化作业为研究目标,主要的研究内容有:1.以串级PID为基础,完成了飞行控制系统中的姿态控制器、高度控制器以及位置控制器的设计。在姿态控制器中,利用EKF滤波算法对陀螺仪、加速度计以及磁力计三种传感器解算出来的三种姿态角(俯仰角θ、翻滚角γ、偏航角ψ)信息进行数据融合,从而获得高精度的姿态角信息。在高度控制中,先利用限幅法去除高度传感器采集到的异常数据,然后使用加权滑动平均滤波对高度数据进行处理。加权滑动平均滤波算法不仅可以使获得的高度数据变化平滑,而且还可以提高飞行控制系统对高度变化的响应速度。2.以实现植保无人机的全自动作业为目标,对飞行控制系统中的关键功能进行设计与软件编码实现。包括自动起降功能、自动巡航功能、自主避障功能、断点续飞功能以及变量喷洒控制。其中自主避障是基于激光位移传感器来实现的,飞行控制系统首先根据激光位移传感器传来的障碍物的具体信息,把障碍物分为柱形和面型障碍物两类,然后飞行控制系统根据障碍物类别的不同而采取不同的避障策略,柱形障碍物采取弧线绕飞策略;面型障碍则采取折线型避障策略,在成功避过障碍物后,植保无人机可以返回原规划航线继续执行植保作业任务。而断点续飞功能指的是飞行控制系统可以根据剩余药量、电量信息计算出规划航线中的最佳返航位置及降落位置,当植保无人机需要返航时,飞行控制系统可以记录下植保无人机的当前作业状态以及当前位置作为断点,并在更换药液和电池后,植保无人机可以直接返回断点位置并继续执行未完成的植保作业任务。最后喷洒管理系统的主要任务是根据植保无人机飞行速度及位置的不同对药液的喷洒半径及喷洒量进行实时调控。3.完成了四轴八旋翼植保无人机实验平台的搭建。4.设计实验方案,对飞行控制系统的自动起降功能、自动巡航功能、断点续飞功能以及自动避障功能进行实际飞行测试,最终实验结果表明本文所设计的飞行控制系统可以实现植保无人机的全自动化作业。