In this paper we address the control problem of aerial cable suspended load transportation, using multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). First, the dynamical model of the coupled system is obtained using the Newton-Euler formalism, for "n" UAVs transporting a load, where the cables are supposed to be rigid and mass-less. The control problem is stated as a trajectory tracking directly on the load. To do so, a hierarchical control scheme is proposed based on the attractive ellipsoid method, where a virtual controller is calculated for tracking the position of the load, with this, the desired position for each vehicle along with their desired cable tensions are estimated, and used to compute the virtual controller for the position of each vehicle. This results in an underdetermined system, where an infinite number of drones' configurations comply with the desired load position, thus additional constrains can be imposed to obtain an unique solution. Furthermore, this information is used to compute the attitude reference for the vehicles, which are feed to a quaternion based attitude control. The stability analysis, using an energy-like function, demonstrated the practical stability of the system, it is that all the error signals are attracted and contained in an invariant set. Hence, the proposed scheme assures that, given well posed initial conditions, the closed-loop system guarantees the trajectory tracking of the desired position on the load with bounded errors. The proposed control strategy was evaluated in numerical simulations for three agents following a smooth desired trajectory on the load, showing good performance.


翻译:本文研究了使用多架无人飞行器(UAV)进行空中缆绳悬挂载荷运输的控制问题。首先,采用牛顿-欧拉公式建立了"n"架无人机运输载荷的耦合系统动力学模型,其中假设缆绳为刚性且无质量。控制问题被表述为直接在载荷上实现轨迹跟踪。为此,基于吸引椭球法提出了一种分层控制方案:通过计算虚拟控制器实现载荷位置跟踪,由此估计每架无人机的期望位置及其期望缆绳张力,并用于计算各无人机位置的虚拟控制器。该系统属于欠定系统——存在无限种无人机位姿配置可满足期望载荷位置,因此可施加额外约束获得唯一解。进一步地,利用该信息计算飞行器的姿态参考值,并将其输入基于四元数的姿态控制器。通过类能量函数的稳定性分析表明系统具有实际稳定性,即所有误差信号被吸引并包含于一个不变集中。因此,该方案保证了在初始条件适定的情况下,闭环系统能够以有界误差实现载荷期望位置的轨迹跟踪。针对三架智能体跟踪载荷平滑期望轨迹的数值仿真验证了所提控制策略的有效性,展现出良好的控制性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012年12月31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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月17日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
2+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
19+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012年12月31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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员