四旋翼位置跟踪的显式基于平坦性的MPC设计的实验验证
系统与控制
2023-08-31 v1 系统与控制
摘要
由于四旋翼任务典型的非线性和操作约束，模型预测控制（MPC）面临在线实现所需高计算量的主要挑战。该问题可能不切实际，尤其对于硬件受限或小规模装置。显式MPC（ExMPC）在保持约束满足与最优性的同时免除了在线求解器需求，成为该应用的强有力候选。然而，其公式化通常受限于两个主要问题：非线性与维数。本文通过分析四旋翼描述（动力学与约束）在平坦输出空间中的表达，提出一种用于四旋翼位置稳定的ExMPC方案。针对前者，系统被精确线性化为三个双重积分器的串联，代价是新坐标下约束繁复。针对后者，借助对这些约束的恰当刻画，可分别为每个双重积分器计算稳定化ExMPC。该控制器随后通过仿真与实验测试验证。所提方案达到了与最先进方案相似的性能与保证，但计算量显著更少，从而支持集中式可扩展性。
引用
@article{arxiv.2308.15946,
title = {Experimental validation of an explicit flatness-based MPC design for quadcopter position tracking},
author = {Huu-Thinh Do and Ionela Prodan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.15946},
year = {2023}
}