Preservación de la Conectividad y Control de Evitación de Obstáculos para Múltiples UAVs Quadrotor con Distancia de Comunicación Limitada
Autores: Xue, Xianghong; Yuan, Bin; Yi, Yingmin; Mu, Lingxia; Zhang, Youmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Preservación de la Conectividad y Control de Evitación de Obstáculos para Múltiples UAVs Quadrotor con Distancia de Comunicación Limitada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Control de formación distribuido
Vehículos aéreos no tripulados
Conectividad
Obstáculos
Distancia de comunicación
Obstáculos dinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento estudia el problema del control de formación distribuida para múltiples vehículos aéreos no tripulados (VANT), centrándose en preservar la conectividad y evitar obstáculos dentro de las limitaciones de una distancia de comunicación limitada y en presencia de múltiples obstáculos dinámicos. La red de VANT se modela como un grafo de proximidad, donde los bordes se definen por las distancias entre los VANT. Se emplea una estrategia de control jerárquica para gestionar los subsistemas de posición y actitud de manera independiente. Se desarrolla un controlador de formación de posición distribuido para los subsistemas de posición, utilizando funciones potenciales artificiales acotadas para preservar la conectividad de la red y evitar colisiones entre los VANT mientras se logra la formación deseada. El controlador de posición también integra un manifold deslizante variable en el tiempo y funciones potenciales de evitación de obstáculos para prevenir colisiones con obstáculos dinámicos. Además, se diseña un controlador de actitud para el subsistema de actitud que sigue los ángulos de actitud deseados generados por el subsistema de posicionamiento. Simulaciones numéricas validan que los controladores propuestos preservan efectivamente la conectividad de la red de comunicación, evitan colisiones entre los VANT y obstáculos dinámicos, y logran la formación deseada simultáneamente.
Descripción
Este documento estudia el problema del control de formación distribuida para múltiples vehículos aéreos no tripulados (VANT), centrándose en preservar la conectividad y evitar obstáculos dentro de las limitaciones de una distancia de comunicación limitada y en presencia de múltiples obstáculos dinámicos. La red de VANT se modela como un grafo de proximidad, donde los bordes se definen por las distancias entre los VANT. Se emplea una estrategia de control jerárquica para gestionar los subsistemas de posición y actitud de manera independiente. Se desarrolla un controlador de formación de posición distribuido para los subsistemas de posición, utilizando funciones potenciales artificiales acotadas para preservar la conectividad de la red y evitar colisiones entre los VANT mientras se logra la formación deseada. El controlador de posición también integra un manifold deslizante variable en el tiempo y funciones potenciales de evitación de obstáculos para prevenir colisiones con obstáculos dinámicos. Además, se diseña un controlador de actitud para el subsistema de actitud que sigue los ángulos de actitud deseados generados por el subsistema de posicionamiento. Simulaciones numéricas validan que los controladores propuestos preservan efectivamente la conectividad de la red de comunicación, evitan colisiones entre los VANT y obstáculos dinámicos, y logran la formación deseada simultáneamente.