This paper presents a Genetic Algorithm (GA) designed to reconfigure a large group of modular Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), each with different weights and inertia parameters, into an over-actuated flight structure with improved dynamic properties. Previous research efforts either utilized expert knowledge to design flight structures for a specific task or relied on enumeration-based algorithms that required extensive computation to find an optimal one. However, both approaches encounter challenges in accommodating the heterogeneity among modules. Our GA addresses these challenges by incorporating the complexities of over-actuation and dynamic properties into its formulation. Additionally, we employ a tree representation and a vector representation to describe flight structures, facilitating efficient crossover operations and fitness evaluations within the GA framework, respectively. Using cubic modular quadcopters capable of functioning as omni-directional thrust generators, we validate that the proposed approach can (i) adeptly identify suboptimal configurations ensuring over-actuation while ensuring trajectory tracking accuracy and (ii) significantly reduce computational costs compared to traditional enumeration-based methods.


翻译:本文提出一种遗传算法(GA),用于将具有不同重量和惯性参数的大型模块化无人机(UAV)集群重构成具有更优动态特性的过驱动飞行结构。以往的研究要么利用专家知识为特定任务设计飞行结构,要么依赖基于枚举的算法,后者需要大量计算才能找到最优结构。然而,这两种方法在适应模块间的异质性方面均面临挑战。我们的遗传算法通过将过驱动特性和动态特性的复杂性纳入其问题表述,有效应对了这些挑战。此外,我们采用树状表示和向量表示来描述飞行结构,分别促进了遗传算法框架内高效的交叉操作和适应度评估。通过使用能够作为全向推力发生器工作的立方体模块化四旋翼无人机,我们验证了所提方法能够:(i)熟练地识别确保过驱动特性同时保证轨迹跟踪精度的次优构型;(ii)相比传统的基于枚举的方法,显著降低计算成本。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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 · 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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
19+阅读 · 2022年7月29日
Arxiv
15+阅读 · 2021年12月22日
Arxiv
27+阅读 · 2021年11月11日
A Modern Introduction to Online Learning
Arxiv
21+阅读 · 2019年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
VIP会员
最新内容
无人机已改变战场,但并未解决指挥问题
专知会员服务
5+阅读 · 8月14日
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
11+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
16+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
相关VIP内容
相关资讯
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
19+阅读 · 2022年7月29日
Arxiv
15+阅读 · 2021年12月22日
Arxiv
27+阅读 · 2021年11月11日
A Modern Introduction to Online Learning
Arxiv
21+阅读 · 2019年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
相关基金
国家自然科学基金
13+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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 · 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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员