基于预测屏障李雅普诺夫函数控制的空中机械臂安全轨迹跟踪
机器人学
2022-12-12 v1
摘要
本文提出一种新颖的控制器框架，为空中机械臂(AM)提供轨迹跟踪，同时在未知有界扰动下确保系统的安全操作。此处考虑的AM为刚性附着于无人机(UAV)的2-DOF（自由度）机械臂。我们提出的控制器结构遵循常规的内环PID姿态动力学控制与外环参考轨迹跟踪控制器。外环控制基于模型预测控制(MPC)，其约束由用于AM安全操作的屏障李雅普诺夫函数(BLF)导出。提出基于BLF的约束用于两个目标，即：1) 避免AM与矩形墙等静态障碍物碰撞；2) 维持机械臂末端执行器在期望工作空间内。所提BLF确保即使在未知有界扰动存在下上述目标也得到满足。所提控制器的能力通过由真实实验室尺度AM导出的参数的高保真非线性仿真得以展示。我们将所提控制器与其他最先进的AM用MPC控制器性能进行比较。
引用
@article{arxiv.2212.04625,
title = {Predictive Barrier Lyapunov Function Based Control for Safe Trajectory Tracking of an Aerial Manipulator},
author = {Vedant Mundheda and Karan Mirakhor and Rahul K S and Harikumar Kandath and Nagamanikandan Govindan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.04625},
year = {2022}
}
备注
European Control Conference '23