载有柔性电缆的空中机器人：基于谱方法的动态形状最优控制
机器人学
2024-11-05 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出一种基于谱方法的模型的空中机器人系统最优边界控制设计，用于携带柔性电缆的无人机系统。整个系统由偏微分方程（PDEs）和由常微分方程（ODEs）描述的边界条件组成。采用正交分解（POD）方法将原始的无限维系统投影到由正交基函数张成的有限低维空间。基于此简化的模型，实现了在线的非线性模型预测控制（NMPC），以实现柔性电缆的位置和形状轨迹的优化预测跟踪。所提出的基于POD的简化建模和最优控制范式分别通过基于准确高维FDM模型的仿真和实际四旋翼机与电缆的实验验证。结果表明，POD基的预测控制方法（允许在完整系统状态下关闭控制回路）具有可行性，并且优于经过优化调整的PID控制器（仅允许在四旋翼机状态下关闭控制回路）。
引用
@article{arxiv.2403.17565,
title = {Aerial Robots Carrying Flexible Cables: Dynamic Shape Optimal Control via Spectral Method Model},
author = {Yaolei Shen and Antonio Franchi and Chiara Gabellieri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.17565},
year = {2024}
}