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Evitar obstáculos y control de formación de múltiples UAV en entornos desconocidos

Autores: Li, Yawen; Zhang, Pengfei; Wang, Zhongliu; Rong, Dian; Niu, Muyang; Liu, Cong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Evitar obstáculos y control de formación de múltiples UAV en entornos desconocidos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Problemas
Evitación de obstáculos
Control de consenso
Control de formación
Multi-UAV
Solución óptima

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para abordar los problemas de mínimos locales, inaccesibilidad de objetivos y la interrupción significativa de la formación durante la evitación de obstáculos en el campo potencial artificial (APF) convencional, se propone un enfoque de control que integra APF con control de consenso óptimo que puede lograr una evitación cooperativa de obstáculos. Basado en el modelo de formación de múltiples UAV de doble integrador con una topología de comunicación no dirigida fija, se introduce el protocolo de control de consenso óptimo que incorpora una función de costo de evitación de obstáculos. Esto aborda las limitaciones de la evitación de obstáculos basada en APF mientras gestiona simultáneamente el control de formación de múltiples UAV. Se realizan interacciones de entrenamiento en entornos de obstáculos desconocidos generados aleatoriamente utilizando Búsqueda Aleatoria para la Optimización de Hiperparámetros (RSHO). Combinado con el modelo de evaluación, se selecciona la solución óptima del índice de rendimiento de consenso, el índice de rendimiento de consumo de control y los parámetros del índice de rendimiento de evitación de obstáculos del sistema de control de formación de múltiples UAV. Además, se diseña un campo potencial repulsivo virtual para cada UAV para prevenir colisiones entre UAV durante la evitación de obstáculos. Los resultados de simulación muestran que el APF mejorado (IAPF) con control de consenso óptimo supera efectivamente las limitaciones del APF convencional. Logra el control de evitación de obstáculos en formaciones de múltiples UAV en entornos desconocidos y evita el fenómeno de colisiones entre UAV durante el proceso de evitación de obstáculos, manteniendo la integridad de la formación, acelerando la reconfiguración y convergencia de la formación, reduciendo el consumo de consenso y la pérdida de control debido a la evitación de obstáculos, acortando el tiempo de misión y mejorando la eficiencia de evitación de obstáculos, destacando la superioridad de la evitación de obstáculos en formaciones de múltiples UAV.

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