This paper presents a technique to cope with the gap between high-level planning, e.g., reference trajectory tracking, and low-level controlling using a learning-based method in the plan-based control paradigm. The technique improves the smoothness of maneuvering through cluttered environments, especially targeting low-speed velocity profiles. In such a profile, external aerodynamic effects that are applied on the quadrotor can be neglected. Hence, we used a simplified motion model to represent the motion of the quadrotor when formulating the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC)-based local planner. However, the simplified motion model causes residual dynamics between the high-level planner and the low-level controller. The Sparse Gaussian Process Regression-based technique is proposed to reduce these residual dynamics. The proposed technique is compared with Data-Driven MPC. The comparison results yield that an augmented residual dynamics model-based planner helps to reduce the nominal model error by a factor of 2 on average. Further, we compared the proposed complete framework with four other approaches. The proposed approach outperformed the others in terms of tracking the reference trajectory without colliding with obstacles with less flight time without losing computational efficiency.


翻译:本文提出了一种技术,用于在基于规划的控制框架中,通过基于学习的方法弥合高层规划(如参考轨迹跟踪)与底层控制之间的差距。该技术提升了在复杂环境中机动操作的平滑性,尤其针对低速速度剖面。在此类剖面中,施加于四旋翼飞行器的外部空气动力学效应可忽略不计。因此,我们在构建基于非线性模型预测控制(NMPC)的局部规划器时,采用简化运动模型表示四旋翼飞行器的运动。然而,简化运动模型会导致高层规划器与底层控制器之间存在残差动力学。本文提出基于稀疏高斯过程回归的技术来减小这些残差动力学。该技术与数据驱动MPC进行了比较。比较结果表明,基于增强残差动力学模型的规划器平均能将标称模型误差降低两倍。此外,我们将所提出的完整框架与其他四种方法进行了对比。所提方法在跟踪参考轨迹、避免与障碍物碰撞方面表现更优,且飞行时间更短,同时未降低计算效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2013年2月4日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月12日
Deep Learning in Video Multi-Object Tracking: A Survey
Arxiv
58+阅读 · 2019年7月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
0+阅读 · 今天16:54
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
0+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2013年2月4日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员