基于加速度反馈的推力微步进在四旋翼抓取动态载荷控制中的应用
机器人学
2024-10-10 v1
摘要
本文提出了一种四旋翼的端到端推力微步进与解耦控制方法。该方法专注于对动态载荷进行精确的偏心空中抓取，这些载荷通过夹爪刚性连接到无人机机体，而非摆动载荷。动态载荷抓取会迅速改变无人机的质量、惯量等参数，导致空中抓取操作时的不稳定。我们发现，处理未知载荷抓取时，推力控制器的作用至关重要。因此，我们专注于不涉及质量等系统参数的推力控制。TMDC 基于我们新颖的基于加速度反馈的推力微步进推力控制器和解耦运动控制。TMAF 即使在较低的循环速率下也能精确估计所需推力，而 DMC 则解耦水平和垂直运动，以抵消动态载荷情况下的扰动。我们通过在实际感兴趣且恶劣的真实世界案例中进行详尽的实验来证明该控制器的有效性，例如完全机载状态估计（无任何定位传感器）、狭窄且存在强烈湍流的室内飞行工作空间、重载荷、非均匀循环速率等。我们的 TMDC 在空中抓取稳定飞行方面优于最近的直接加速度反馈推力控制器和几何跟踪控制，其 RMSE 低于 0.04m，而 DA 为 0.15m，GT 为 0.16m。
引用
@article{arxiv.2410.05737,
title = {Thrust Microstepping via Acceleration Feedback in Quadrotor Control for Aerial Grasping of Dynamic Payload},
author = {Ashish Kumar and Laxmidhar Behera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.05737},
year = {2024}
}