Robotic blimps, as lighter-than-air (LTA) aerial systems, offer long endurance and inherently safe operation but remain highly susceptible to wind disturbances. Building on recent advances in moving mass actuation, this paper addresses the lack of disturbance-aware control frameworks for LTA platforms by explicitly modeling and compensating for wind-induced effects. A moving horizon estimator (MHE) infers real-time wind perturbations and provides these estimates to a model predictive controller (MPC), enabling robust trajectory and heading regulation under varying wind conditions. The proposed approach leverages a two-degree-of-freedom (2-DoF) moving-mass mechanism to generate both inertial and aerodynamic moments for attitude and heading control, thereby enhancing flight stability in disturbance-prone environments. Extensive flight experiments under headwind and crosswind conditions show that the integrated MHE-MPC framework significantly outperforms baseline PID control, demonstrating its effectiveness for disturbance-aware LTA flight.


翻译:作为轻于空气的航空系统,机器人飞艇具有长续航能力和本质安全性,但仍极易受风扰影响。本文基于移动质量驱动技术的最新进展,通过显式建模并补偿风致效应,解决了轻于空气平台缺乏扰动感知控制框架的问题。采用移动水平估计器实时推断风扰扰动,并将估计值提供给模型预测控制器,从而实现在变化风况下的鲁棒轨迹与航向调节。所提方法利用二自由度移动质量机构同时产生惯性与气动力矩以进行姿态与航向控制,从而显著提升扰动易发环境中的飞行稳定性。在顶风与侧风条件下开展的大量飞行实验表明,集成的MHE-MPC框架显著优于基准PID控制,验证了该框架在扰动感知轻于空气飞行中的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《恶劣条件下无人驾驶 F/A-18 飞机的航母着陆控制》
专知会员服务
13+阅读 · 2024年11月30日
无人机精确着陆控制技术
专知会员服务
24+阅读 · 2024年10月22日
《动态空潜跨介质飞行器》苏黎世联邦理工学院
专知会员服务
28+阅读 · 2023年1月2日
MBSE应用于航空产品研发的适航管理
科技导报
14+阅读 · 2019年4月26日
【机器人】机器人PID控制
产业智能官
10+阅读 · 2018年11月25日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
53+阅读 · 2017年11月27日
无人机飞行控制方法概述
无人机
12+阅读 · 2017年10月7日
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
8+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
5+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
20+阅读 · 6月2日
相关基金
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员