基于 PD 和 SINDy 的 UAV 非线性动力学识别用于 MPC 设计
系统与控制
2024-10-16 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种全面的方法，用于结合数据驱动技术和理论建模来进行 UAV 的非线性动力学识别。探索了两种关键方法：比例-微分 (PD) 近似和稀疏非线性动力学识别 (SINDy)。首先使用欧拉-拉格朗日公式对 UAV 动力学进行建模，得到一组广义坐标。然而，平台约束限制了控制输入为姿态角、沿 z 轴的线速度和角速度。为适应这些限制，推力和扭矩输入使用 PD 控制器进行近似，以作为非线性系统识别的基础。并行地，采用 SINDy 这种数据驱动方法从实验数据中推导出 UAV 动力学的紧凑且可解释的模型。将这两个识别模型整合到模型预测控制 (MPC) 框架中进行准确的轨迹跟踪，其中模型精度基于数据驱动见解在优化控制性能中发挥关键作用。这种数据驱动方法与理论建模的融合增强了系统在现实条件下的鲁棒性和适应性，为 UAV 动力学行为提供了详尽分析。
引用
@article{arxiv.2410.11791,
title = {PD-Based and SINDy Nonlinear Dynamics Identification of UAVs for MPC Design},
author = {Bryan S. Guevara and Viviana Moya and Daniel C. Gandolfo and Juan M. Toibero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.11791},
year = {2024}
}