使用时变控制屏障函数实现多个无人机在移动地面车辆上的碰撞自由着陆
机器人学
2025-04-09 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种集中式方法，用于控制多个无人机（UAV）在移动无人地面车辆（UGV）上着陆。该方法采用控制屏障函数（CBF）来施加安全约束。本文提出的控制框架使用两种类型的CBF来约束UAV的运动。第一类CBF（LCBF）是一种三维指数衰减函数，位于着陆平台上方，旨在安全且精确地将UAV着陆到UGV上。第二种是球形CBF（SCBF），定义在每两个UAV之间，以避免它们之间的碰撞。LCBF是时变的，并且随着UGV的运动而自适应。在本文提出的CBF方法中，来自UAV的正规跟踪控制输入（用于到达着陆平台）被过滤，以选择一种最小偏离的控制输入，以确保满足CBFs定义的安全性。由于所有UAV的控制输入在建立多个CBF约束时被共享，我们证明了这些控制输入在实现安全集合前向不变时不会发生冲突。通过包含三个UAV着陆于三个移动目标的仿真场景来验证了该控制框架的性能。
引用
@article{arxiv.2504.05939,
title = {Collision-free landing of multiple UAVs on moving ground vehicles using time-varying control barrier functions},
author = {Viswa Narayanan Sankaranarayanan and Akshit Saradagi and Sumeet Satpute and George Nikolakopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05939},
year = {2025}
}