对于无人机的控制研究已经非常成熟,无人机本身就是一个欠驱动系统,加上机械臂之后整个系统变得更加复杂、耦合性更强,机械臂与无人机的相互作用会使现有无人机的控制方法失效,让无人机和机械臂稳定协调工作是一大挑战。针对这一难题,本文设计了带机械臂的四旋翼无人机系统的控制方法,实现了无人机按照规划的路径稳定飞行,同时能够满足机械臂抓取目标物体飞行的动作。具体研究内容如下:1.论述了无人机的基本飞行原理以及控制方法,根据动力学模型,采用传统PID控制算法设计了控制通道,在simulink中建立了无人机的控制模型。之后设计了一种验证方法,它是将控制模型与在Solidworks中绘制的无人机三维模型联合起来,从而验证控制模型的有效性。2.利用拉格朗日法建立带臂无人机的动力学模型。根据模型可以反映出一个系统的复杂性,同时也能反映出影响无人机系统的各个因素,分别对这些因素进行控制,从而达到对带机械臂的四旋翼无人机整个系统的稳定控制的目的,因此建立动力学模型,为后续设计控制方法做铺垫。3.根据推导出的带臂无人机动力学模型,采用传统PID控制算法构建了控制量,搭建了控制通道,并结合无人机和机械臂的控制原理设计了一套控制方法,在simulink模型里实现了对带机械臂的四旋翼无人机的稳定控制,并且采用了设计的验证方法进行了验证。4.根据设计的带机械臂的四旋翼无人机控制方法,改进了PID控制算法。由于传统PID的参数是固定的,无法同时满足超调量小、达到稳态时间快的特殊任务要求,因此采用模糊PID控制算法进行控制。根据仿真中的结果显示,模糊PID控制算法相比传统PID控制算法:其中各个通道的超调量为0%;达到稳态的时间提高了5倍;在受到干扰时恢复到稳态的时间提高了30%。本文将带机械臂的四旋翼无人机当做一个整体设计控制方法,是首次将模糊PID算法应用到这种控制方法中,它的应用提高了带臂无人机的位置精度、减少了达到稳态值的时间、增强了抗干扰性,对于带臂无人机的应用场景具有拓展性的意义。