面向通用构型多旋翼飞行器的带增强执行器模型的非线性模型预测控制
机器人学
2020-09-11 v2 系统与控制
系统与控制
动力系统
最优化与控制
摘要
在本文中，我们提出、讨论并验证了一种在线非线性模型预测控制（NMPC）方法，用于具有任意位置和方向旋翼的多旋翼空中系统，该方法同时解决局部参考轨迹规划与跟踪问题。这项工作对通常为保证鲁棒性和可靠性而采用但可能严重限制可达性能的某些常见建模与控制设计选择提出了质疑。与大多数最先进的作品不同，所提方法利用统一的非线性模型，旨在通过显式包含执行器动力学与限制的真实物理描述来刻画整个机器人动力学。事实上，我们的方案不依赖于以下常见简化：1）线性模型近似，2）用于解耦刚体平动与转动动力学的级联控制范式，3）使用低级反应式跟踪器稳定内环，以及4）无约束优化求解或使用虚构约束。更详细地，我们将螺旋桨力的导数视为控制输入，并提出了一种利用实验数据适当辨识执行器限制的新方法。与先前方法不同，优化问题的约束仅由执行器的真实物理定义，避免了级联方法中存在的保守且常非物理的输入/状态饱和。控制算法使用最先进的实时迭代（RTI）方案与部分灵敏度更新方法实现。未完待续……
引用
@article{arxiv.1911.08183,
title = {Nonlinear Model Predictive Control with Enhanced Actuator Model for Multi-Rotor Aerial Vehicles with Generic Designs},
author = {Davide Bicego and Jacopo Mazzetto and Ruggero Carli and Marcello Farina and Antonio Franchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.08183},
year = {2020}
}
备注
cs.RO cs.SY math.OC math.DS