多旋翼无人机在风扰与飞行中动力学变化下实现精确轨迹跟踪的系统在线调参
机器人学
2021-10-12 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
近年来，由于无人机航电技术与应用领域的进步，对多旋翼无人机精确且快速轨迹跟踪的需求不断增长。在许多应用中，多旋翼无人机需要在具有外部风扰或飞行中载荷变化等挑战性场景下精确执行激进机动。本文提出一种基于近期开发的深度神经网络改进继电反馈测试（DNN-MRFT）算法所得辨识结果的系统控制器调参方法。我们利用反馈线性化构造了适用于 DNN-MRFT 的线性等效表示。该表示使得对不同控制器结构与调参设置的分析研究成为可能，并捕捉系统的非线性趋势。借助该方法，设计中性能与鲁棒性之间的权衡得以实现，便于为在不确定环境中运行的无人机设计控制器。我们通过一组实验证明该方法具有自适应性与鲁棒性：尽管无人机气动特性发生显著变化且存在风扰，仍能保持精确轨迹跟踪。由于基于模型系统设计，仿真与实验结果之间的差异较小，这有利于所提方法在实时基于模型的规划与故障检测任务中的潜在应用。在强风下跟踪激进轨迹时，我们获得了 的 RMSE，与当前最优（state-of-the-art）水平相当。
引用
@article{arxiv.2106.03459,
title = {Systematic Online Tuning of Multirotor UAVs for Accurate Trajectory Tracking Under Wind Disturbances and In-Flight Dynamics Changes},
author = {Abdulaziz Y. Alkayas and Mohamad Chehadeh and Abdulla Ayyad and Yahya Zweiri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.03459},
year = {2021}
}