具有信号时序逻辑规范的多旋翼无人机控制与规划协同设计
系统与控制
2020-10-01 v1 多智能体系统
机器人学
系统与控制
摘要
城市空中交通（UAM），即多架有人与无人驾驶航空器（UAVs）在城市空域执行各类任务的场景，是日益受到重视的未来交通概念。具有复杂空间、时间与反应式需求的 UAM 任务可使用行为规范语言信号时序逻辑（STL）简洁表示。然而，具有 STL 规范的系统之规划与控制计算密集，通常导致不考虑动力学可行性的规划方法，或无法处理复杂 STL 规范的控制方法。在此，我们提出一种规划器与控制器的协同设计方法，使得给定的 STL 规范（可能跨多个 UAV）以动力学可行的轨迹得到满足，且我们的控制器能以有界跟踪误差跟踪这些轨迹，而该误差界由规划器计入。跟踪控制器针对各 UAV 的非线性动力学建模，并在轨迹满足某些运动学约束时计算该控制器的跟踪误差界。我们还扩充了一个已有的基于 STL 的多 UAV 轨迹生成器，以生成满足此类约束的轨迹。我们表明，该协同设计所得轨迹满足给定 STL 规范，且在可被有界误差跟踪的意义上动力学可行。通过多 UAV 任务的仿真展示了该方法的适用性。
引用
@article{arxiv.2009.14363,
title = {Co-design of Control and Planning for Multi-rotor UAVs with Signal Temporal Logic Specifications},
author = {Yash Vardhan Pant and He Yin and Murat Arcak and Sanjit A. Seshia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.14363},
year = {2020}
}