Un Método de Campo Potencial Artificial Basado en Pseudo-Exponencial para el Control de Clústeres de UAV bajo Obstáculos Estáticos y Dinámicos
Autores: Zhang, Jie; Li, Fengyun; Li, Jiacheng; Chen, Qian; Sheng, Hanlin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Método de Campo Potencial Artificial Basado en Pseudo-Exponencial para el Control de Clústeres de UAV bajo Obstáculos Estáticos y Dinámicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Método de evasión de obstáculos
Vehículo aéreo no tripulado
Campo potencial artificial
Análisis de estabilidad
Resultados de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un nuevo método de evasión de obstáculos para grupos de vehículos aéreos no tripulados (VANT) en presencia de obstáculos estáticos y dinámicos. Primero, se proporciona un modelo discreto tridimensional del VANT. En segundo lugar, se ilustra el campo potencial artificial (CPA) mejorado propuesto. En el diseño del esquema mejorado, se fusiona una función pseudo-exponencial en el campo potencial, evitando así puntos extremos locales. Se introduce resistencia por fricción para optimizar la vibración y mantener la estabilidad después de alcanzar los puntos finales deseados. Mientras tanto, se optimizan los parámetros relevantes y se definen límites de estado apropiados, mejorando así la estabilidad del control. En tercer lugar, el análisis de estabilidad de Lyapunov demuestra que todas las señales en el sistema de clúster de bucle cerrado están finalmente acotadas. Finalmente, los resultados de la simulación demuestran que el clúster de VANT puede reconstruir, formar y mantener formaciones de manera eficiente mientras evita obstáculos estáticos y dinámicos, además de mantener una distancia segura, resolviendo el problema del extremo local de los métodos tradicionales de campo potencial artificial. El esquema propuesto también se prueba en escenarios de múltiples VANT a gran escala. En conclusión, este estudio proporciona valiosos conocimientos para los ingenieros que trabajan con grupos de VANT que navegan a través de formaciones.
Descripción
Este estudio presenta un nuevo método de evasión de obstáculos para grupos de vehículos aéreos no tripulados (VANT) en presencia de obstáculos estáticos y dinámicos. Primero, se proporciona un modelo discreto tridimensional del VANT. En segundo lugar, se ilustra el campo potencial artificial (CPA) mejorado propuesto. En el diseño del esquema mejorado, se fusiona una función pseudo-exponencial en el campo potencial, evitando así puntos extremos locales. Se introduce resistencia por fricción para optimizar la vibración y mantener la estabilidad después de alcanzar los puntos finales deseados. Mientras tanto, se optimizan los parámetros relevantes y se definen límites de estado apropiados, mejorando así la estabilidad del control. En tercer lugar, el análisis de estabilidad de Lyapunov demuestra que todas las señales en el sistema de clúster de bucle cerrado están finalmente acotadas. Finalmente, los resultados de la simulación demuestran que el clúster de VANT puede reconstruir, formar y mantener formaciones de manera eficiente mientras evita obstáculos estáticos y dinámicos, además de mantener una distancia segura, resolviendo el problema del extremo local de los métodos tradicionales de campo potencial artificial. El esquema propuesto también se prueba en escenarios de múltiples VANT a gran escala. En conclusión, este estudio proporciona valiosos conocimientos para los ingenieros que trabajan con grupos de VANT que navegan a través de formaciones.