面向多旋翼节能飞行的无模型在线运动自适应
机器人学
2022-06-24 v3
摘要
有限的飞行距离与时间是多旋翼的常见问题。我们提出一种方法，用于寻找多旋翼沿给定路径飞行的最优速度与侧滑角，以实现最长飞行距离或时间。由于飞行速度与侧滑角在多旋翼路径规划中常为自由变量，它们可在不改变任务的情况下被改变。所提方法基于一种具有自适应步长的新型多变量极值搜索控制器，其受机器学习界近期随机优化工作的启发。我们的方法（a）不需要飞行器的功耗模型，（b）计算高效且可在低成本嵌入式计算机上实时运行，以及（c）比具有恒定步长的标准极值搜索控制器收敛更快。我们证明了该方法的稳定性并通过户外实验进行了验证。该方法被证明可在不同载荷及有风情况下收敛。与实验中以最大可达速度飞行且均匀随机选取侧滑角相比，以最优航程速度与侧滑角飞行平均在无载荷时增加飞行距离 14.3%，在有箱式载荷时增加 19.4%。此外，与悬停相比，以最优续航速度与侧滑角飞行在无载荷时增加飞行时间 7.5%，在有箱式载荷时增加 14.4%。视频见 https://youtu.be/aLds8LVfogk。
引用
@article{arxiv.2108.03807,
title = {Model-free online motion adaptation for energy efficient flights of multicopters},
author = {Xiangyu Wu and Jun Zeng and Andrea Tagliabue and Mark W. Mueller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.03807},
year = {2022}
}
备注
11 pages + appendix