面向多四旋翼机协作 cable-suspended payload 运输的事件触发非线性模型预测控制

自主微型空中车辆（MAVs），特别是四旋翼机，已显示出在协助人类完成诸如建造和包裹递送等任务方面的巨大潜力。这些应用在使用 cables 进行操纵机制方面受到了很大的帮助，由于其轻便、低成本和简单设计。然而，为 cable-suspended 系统设计有效的控制和规划策略 presents several 挑战，包括间接负载驱动、非线性 configuration space 以及高度耦合的系统动力学。本文引入了一种新颖的事件触发分布式非线性模型预测控制（NMPC）方法，专为涉及多个四旋翼机操纵 cable-suspended payload 的协作运输而设计。该方法解决了关键挑战问题，包括 payload 操纵、机器人间间距、障碍规避和轨迹跟踪，同时优化计算和通信资源的使用。通过集成事件触发机制，我们的 NMPC 方法减少不必要的计算和通信，从而提高能源效率并扩展 MAVs 的操作范围。该方法采用轻量级状态向量参数化，聚焦于 payload 在所有六个自由度中的状态，使轨迹在 SE(3) 流形上进行规划。这不仅降低了规划复杂度，也确保了实时计算的可行性。我们的方法通过大量仿真验证了其在动态和资源受限环境中的有效性。