全Actuated 空中车辆控制：基于模型的与基于传感器的动态反演比较
机器人学
2026-05-13 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
全Actuated 多旋翼平台将受力生成从车辆姿态中解耦，使位置和姿态能够独立控制，将性能限制从姿态控制 authority 转移到执行器动力学和控制有效性上。本文将对固定倾斜全Actuated 六旋翼机进行模型基 nonlinear 动态反演控制器（几何 NDI）与传感器基 incremental 动态反演控制器（INDI）的比较。两种控制器共享相同的外环结构，均以 500 Hz 的频率执行，因此性能差异可主要归因于反演策略。通过五项实验评估控制器性能：在正常条件下的姿态阶跃跟踪、在 50% 旋翼力系数不匹配下的跟踪、外部侧向载荷下的hover扰动抑制、风gust扰动下的waypoint跟踪、受限控制频率下的跟踪、以及注入的传感器降级。结果表明，INDI 在参数不匹配、gust扰动和传感器降级情况下具有明显优势，并在控制频率扫描范围内保持更低的位姿误差。然而，优势并非普遍：几何 NDI 在受限控制频率下 yield 更好的姿态跟踪。鉴于作者所知，这项工作首次对具有解耦平移和旋转动力学的完整姿态跟踪 INDI 控制器进行实验验证。这些发现凸显了基于测量的反演与基于模型的反演之间的权衡，以及面向全Actuated UAV 稳健控制和快速部署的 trade-off。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.12071,
title = {Control of Fully Actuated Aerial Vehicles: A Comparison of Model-based and Sensor-based Dynamic Inversion},
author = {Ali Sidar Yilmaz and Buday Turan and Lukas Pries and Markus Ryll},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.12071},
year = {2026}
}