面向鲁棒飞行控制的可微滚动时域估计
机器人学
2022-05-31 v9 系统与控制
系统与控制
摘要
估计并响应外部扰动对于四旋翼飞行器的鲁棒控制具有根本重要性。现有估计器通常需要大量调参或利用包含真值在内的大量数据进行训练，方能达到满意性能。本文提出一种数据高效的可微滚动时域估计（DMHE）算法，可在线自动调节 MHE 参数并适应不同场景。我们通过推导 MHE 估计轨迹相对于调参的解析梯度实现这一点，从而支持端到端学习自动调参。最有趣的是，我们证明该梯度可通过卡尔曼滤波器以递归形式高效计算。此外，我们开发了基于模型的策略梯度算法，可直接从轨迹跟踪误差学习参数，无需真值。所提 DMHE 可进一步作为一层嵌入其他神经网络以联合优化。最后，我们通过四旋翼上的仿真与实验验证了方法的有效性，考察了突发载荷变化与下洗气流中飞行等挑战性场景。
引用
@article{arxiv.2108.03212,
title = {Differentiable Moving Horizon Estimation for Robust Flight Control},
author = {Bingheng Wang and Zhengtian Ma and Shupeng Lai and Lin Zhao and Tong Heng Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.03212},
year = {2022}
}
备注
This paper was accepted for presentation at the 60th IEEE Conference on Decision and Control (CDC2021). The extended version here contains the experiment results and an appendix with brief proofs for the two lemmas