基于障碍函数与 Lyapunov 函数的模型预测轮廓控制用于 UAV 系统的稳定路径跟踪
系统与控制
2024-11-04 v1 系统与控制
摘要
在本研究中，我们提出了一种新颖的方法，将非线性模型预测轮廓控制（NMPCC）与指数稳定控制 Lyapunov 函数（ES-CLF）和指数高阶控制障碍函数相结合，以实现 UAV 系统中稳定的路径跟踪和障碍物规避。该框架使无人驾驶飞行器能够在严格遵循期望路径的同时，安全地绕过静态和动态障碍物。基于四元数的表述确保了精确的姿态和方向控制，而鲁棒的优化求解器强制执行控制 Lyapunov 函数（CLF）和控制障碍函数（CBF）施加的约束，确保可靠的实时性能。该方法在模型在环（MiL）环境中进行了验证，展示了有效的路径跟踪和障碍物规避。结果突显了该框架在最小化正交误差和切向误差方面的能力，确保在复杂环境中的稳定性和安全性。
引用
@article{arxiv.2411.00668,
title = {Model Predictive Contouring Control with Barrier and Lyapunov Functions for Stable Path-Following in UAV systems},
author = {Bryan S. Guevara and Viviana Moya and Luis F. Recalde and David Pozo-Espin and Daniel C. Gandolfo and Juan M. Toibero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.00668},
year = {2024}
}
备注
Submitted to IEEE Access for review