具有显式风速估计的前飞非常规垂直起降无人机导航与控制
机器人学
2024-03-04 v1
摘要
本文提出了一类在前飞条件下运行的非常规垂直起降(VTOL)无人机的状态估计与控制问题的解决方案。采用紧耦合状态估计方法来估计飞行器导航状态、传感器偏差和风速。状态估计在矩阵李群框架内使用不变扩展卡尔曼滤波器(IEKF)完成，与航空航天和机器人问题中传统使用的标准乘法EKF相比，该滤波器具有若干优势。采用基于SO(3)的姿态控制器，实现了单一姿态控制律，无需单独的侧滑角控制回路。使用控制分配器来确定如何利用多个（可能冗余的）执行器产生所需的控制力矩。风速估计值被用于姿态控制器和控制分配器以提高性能。考虑了一个使用具有四个控制面的示例VTOL尾座式无人机的数值算例。蒙特卡洛仿真证明了所提出的控制与估计方案对各种初始条件、噪声水平和飞行轨迹的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2403.00076,
title = {Navigation and Control of Unconventional VTOL UAVs in Forward-Flight with Explicit Wind Velocity Estimation},
author = {Mitchell Cohen and James Richard Forbes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00076},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 7 figures, published in Robotics and Automation Letters