针对有向图中的无领导无人机编队飞行的非线性模型预测控制及碰撞规避
系统与控制
2025-05-13 v1 系统与控制
摘要
本文研究了无人机（UAV）编队飞行的无领导编队问题及其碰撞规避，要求UAV在维持编队的同时穿越拥挤环境而不发生碰撞。UAV之间的通信网络结构为包含有向生成树的有向图。提出一种基于模型参考自适应一致性（MRACon）框架的 novel 分布式非线性模型预测控制（NMPC）方法。在该框架中，每个UAV跟踪由利用相对测量值作为输入的线性参考模型生成的分配参考输出。随后，NMPC方法对参考模型输出与实际模型输出之间的跟踪误差进行惩罚，同时建立碰撞规避和物理限制的约束集，以实现分布式安全编队控制。最后进行仿真和硬件实验以验证所提方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2505.06895,
title = {Nonlinear Model Predictive Control for Leaderless UAV Formation Flying with Collision Avoidance under Directed Graphs},
author = {Yiming Wang and Yao Fang and Jie Mei and Youmin Gong and Guangfu Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06895},
year = {2025}
}