面向倾转旋翼VTOL无人机无缝模式过渡的统一MPC策略

远程飞行和垂直起降（VTOL）能力对于城市空中交通（UAM）至关重要。倾转旋翼VTOL由于其冗余的控制权限，具有平衡控制简单性和系统复杂性的优势。先前关于控制这类飞行器的工作要么需要针对不同飞行器构型采用独立的控制器和切换模式，要么在分离的执行器组上进行控制分配，这无法充分利用倾转旋翼的冗余潜力。本文为一种定制的倾转旋翼VTOL无人机（UAV）引入了一种基于统一MPC的控制策略，该策略无需模式切换，并能以一致的方式进行控制分配。在VTOL设计中集成四个独立可控的旋翼提供了额外的冗余度，使VTOL能够适应执行器故障。结果表明，我们的方法在保持统一控制的同时优于PID控制器。它使VTOL能够执行平滑的加速/减速和精确的协调转弯。此外，独立控制的倾转机构使飞行器能够处理执行器故障，确保即使在伺服或电机故障的情况下，飞行器仍能保持运行。