用于波浪中多旋翼无人机与无人水面艇协同着陆的分布式模型预测控制
机器人学
2024-02-19 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
由多旋翼无人机和无人水面艇 (USVs) 组成的异构自主机器人团队有潜力实现各种海事应用，包括先进的搜救行动。这些应用的一个关键要求是能够将多旋翼无人机降落在 USV 上以执行充电等任务。本文解决了在恶劣开阔水域中将多旋翼无人机安全降落在协同 USV 上的挑战。为解决这一问题，我们提出了一种用于多旋翼无人机-USV 协同着陆的新型序列分布式模型预测控制 (MPC) 方案。我们的方法将多旋翼无人机和 USV 的标准跟踪 MPC 与额外的人工中间目标位置相结合。这些人工目标使机器人能够在没有预先引导的情况下协调其合作。每辆车求解一个针对人工目标和跟踪该目标的输入的独立优化问题，但仅将前者通信给另一辆车。人工目标受到合适的耦合成本惩罚。此外，我们提出的分布式 MPC 方案利用时空波浪模型，实时协调更安全的着陆位置和时间，以限制 USV 的严重倾斜，从而安排多旋翼无人机的着陆。
引用
@article{arxiv.2402.10399,
title = {Distributed Model Predictive Control for Cooperative Multirotor Landing on Uncrewed Surface Vessel in Waves},
author = {Jess Stephenson and Nathan T. Duncan and Melissa Greeff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10399},
year = {2024}
}