基于Lyapunov的非线性模型预测控制在无人机姿态轨迹跟踪中的应用
系统与控制
2023-01-02 v1 系统与控制
摘要
本文针对无人机（UAV）的姿态控制问题提出了一种基于Lyapunov的非线性模型预测控制器（LNMPC），该问题对无人机的正常运行至关重要。控制器基于融合无人机动力学与系统约束的二次代价函数设计。随后引入一个额外的收缩约束以保证闭环系统稳定性。该约束通过由滑模控制器（SMC）导出的Lyapunov函数得以满足。最后证明了LNMPC的可行性与稳定性。仿真与对比结果表明，所提控制器保证了系统稳定性，并优于其他先进的控制器如反步控制器（BSC）和SMC。此外，该控制器可集成到Gazebo仿真器中的现有无人机模型以进行软件在环测试。结果表明LNMPC优于无人机内置的PID控制器，从而证实了所提方法的有效性与适用性。
引用
@article{arxiv.2210.15930,
title = {Lyapunov-based Nonlinear Model Predictive Control for Attitude Trajectory Tracking of Unmanned Aerial Vehicles},
author = {Duy Nam Bui and Thi Thanh Van Nguyen and Manh Duong Phung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15930},
year = {2023}
}