通过鲁棒控制提高增量非线性动态反演的鲁棒性——应用于空中机器人
机器人学
2025-01-14 v1
摘要
提高对不确定性和外部扰动的鲁棒性，代表了空中机器人面临的重大挑战。基于增量非线性动态反演(INDI)的非线性控制器因其能够通过测量滤波数据估计扰动而受到广泛关注。在这些控制器中，通常包含两个级联环路：内环采用非线性动态反演，外环通过线性控制器生成虚拟控制输入。在本文中，引入了一种新方法，将INDI的优势与线性结构控制器的鲁棒性相结合。提出了完整的级联架构，用于控制多旋翼无人机的动力学，涵盖稳定和引导两个方面。具体而言，为外环设计低阶控制器，通过合理构建问题并通过非光滑优化求解。对现有INDI/PD方法与所提出的INDI/策略进行了比较分析，显示出对外部扰动抑制能力的显著提升。首先通过MATLAB仿真，涉及Parrot Bebop四旋翼无人机的非线性模型；随后在ENAC团队定制的四旋翼无人机上进行实验验证。结果显示，针对类似气流等扰动的抑制能力提升了50%以上。
引用
@article{arxiv.2501.07223,
title = {Improving Incremental Nonlinear Dynamic Inversion Robustness Using Robust Control in Aerial Robotics},
author = {Mohamad Hachem and Clément Roos and Thierry Miquel and Murat Bronz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.07223},
year = {2025}
}