Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều khiển hình thành của các phương tiện bay đa rotor bằng cách sử dụng MPC phân tán
Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering - Tập 40 - Trang 1-12 - 2018
Tóm tắt
Trong công trình này, các tác giả đề xuất một chiến lược điều khiển hình thành cho một nhóm ba phương tiện bay đa rotor có khả năng tránh nhiều chướng ngại vật và va chạm. Để giải quyết vấn đề này, một kiến trúc phi tập trung được đề xuất, trong đó có một bộ điều khiển dự đoán mô hình cho mỗi phương tiện, bao gồm tập hợp các ràng buộc lồi về vị trí của phương tiện nhằm ngăn chặn va chạm với các tác nhân khác và các hình dạng chướng ngại vật khác nhau. Hệ thống phân tán kết quả điều khiển hình thành dựa trên cách tiếp cận cấu trúc ảo. Để tránh va chạm, mỗi bộ điều khiển cục bộ xem xét vị trí dự đoán của các phương tiện láng giềng. Hiệu quả của kế hoạch phát triển được chứng minh thông qua các mô phỏng số với việc xem xét “hình số tám” làm quỹ đạo tham chiếu, và các kết quả cho thấy khả năng của nó trong việc xử lý lực đẩy, ràng buộc tránh chướng ngại vật và va chạm.
Từ khóa
#Điều khiển hình thành #phương tiện bay đa rotor #kiến trúc phi tập trung #điều khiển dự đoán mô hình #tránh va chạm.Tài liệu tham khảo
Goncalves RS, Carvalho JCM (2015) A mobile robot to be applied in high-voltage power lines. J Braz Soc Mech Sci Eng 37(1):349–359
Kamarlouei M, Ghassemi H (2016) Robust control for horizontal plane motions of autonomous underwater vehicles. J Braz Soc Mech Sci Eng 38(7):1921–1934
Wang X, Yadav V, Balakrishnan SN (2007) Cooperative uav formation flying with obstacle/collision avoidance. IEEE Trans Control Syst Technol 15(4):672–679
Korayem MH, Nazemizadeh M, Nohooji HR (2014) Optimal point-to-point motion planning of non-holonomic mobile robots in the presence of multiple obstacles. J Braz Soc Mech Sci Eng 36(1):221–232
Schouwenaars T, Feron E, How J (2006) Multi-vehicle path planning for non-line of sight communication. In Proceedings...American control conference, vol 1. IEEE, Piscataway, p 6
Kuwata Y, How J (2003) Real-time trajectory design for unmanned aerial vehicles using receding horizon control. M.S.thesis, Aeronautics Astronautics, Massachusetts Inst. Technol., Boston
Lewis MA, Tan KH (1997) High precision formation control of mobile robots using virtual structures. Auton Robot 4:387–403
Das AK, Fierro R, Kumar V, Ostrowski JP, Spletzer J, Taylor CJ (2002) A vision-based formation control framework. IEEE Trans Robot Autom 18(5):813–825
Balch T, Arkin RC (1998) Behavior-based formation control of multirobot teams. IEEE Trans Robot Autom 14(6):926–939
Mansouri SS, Nikolakopoulos G, Gustafsson T (2016) Distributed model predictive control for unmanned aerial vehicles. In Proceedings... workshop on research, education and development of unmanned aerial systems (RED-UAS). IEEE, Piscataway, pp 152–161
Chao Z, Ming L, Shaolei Z, Wenguang Z (2013) Collision-free uav formation flight control based on nonlinear MPC. In Proceedings... AIAA guidance, navigation and control conference and exhibit. AIAA
Viana ÍB, Santos DA, Góes LCS, Prado IAA (2017) Distributed formation flight control of multirotor helicopters. J Control Autom Electr Syst 28(4):502–515
Richards A, Schouwenaars T, How J, Feron E (2002) Spacecraft trajectory planning with avoidance constraints using mixed-integer linear programming. J Guid Control Dyn 25:755–764
Santos DA (2013) Automatic position control of multirotor helicopters. Technical report, ESIEE Paris, Postdoctoral Final Report, ESIEE Paris
Maciejowski JM (2002) Predictive control with constraints. Prentice-Hall, Harlow
Bemporad A, Morari M (1999) Control of systems integrating logic, dynamics, and constraints. Automatica 35:407–427
IBM (2009) IBM ILOG CPLEX V12.1: user’s manual for CPLEX
Santos DA, Cela A, Saotome O (2013) Trajectory control of multirotor helicopters with thrust vector constraints. In Proceedings...mediterranean conference of control and automation (MED). IEEE, pp 375–379