基于嵌入式非线性模型预测控制的纳米四旋翼激进轨迹跟踪
机器人学
2023-12-05 v1
摘要
本文提出了一种针对小型轻量级纳米四旋翼的激进轨迹跟踪方法，该方法基于acados的非线性模型预测控制（NMPC）。在动态环境中，由于复杂气动力引入显著扰动和较大的位置跟踪误差，控制纳米四旋翼实现高速精确轨迹跟踪具有挑战性。这些气动效应难以辨识，需要实时补偿的反馈控制。NMPC使纳米四旋翼能够基于机载传感器测量实时控制其运动，非常适合在复杂动态环境中执行激进机动和导航等任务。软件包acados使得NMPC算法能够在嵌入式系统上实现，这对于计算资源有限的纳米四旋翼尤为重要。我们的自主导航系统基于AI-deck开发，该平台是GAP8并行超低功耗计算平台，配备多测距仪和流量传感器。所提出的基于NMPC的轨迹跟踪控制方法在仿真中进行了测试，结果证明了其在考虑动态环境时轨迹跟踪的有效性。该方法还在真实的纳米四旋翼硬件——27克Crazyflie 2.1上进行了测试，该硬件运行定制微控制器上的嵌入式NMPC，在动态真实环境中实现了精确的轨迹跟踪。
引用
@article{arxiv.2312.01015,
title = {Aggressive Trajectory Tracking for Nano Quadrotors Using Embedded Nonlinear Model Predictive Control},
author = {Muhammad Kazim and Hyunjae Sim and Gihun Shin and Hwancheol Hwang and Kwang-Ki K. Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.01015},
year = {2023}
}