Planificación de Trayectorias de Mínimo Snap y MPC Aumentado para la Navegación de Cuadricópteros Morphing en Espacios Confinados
Autores: Qin, Chaojun; Zhao, Na; Wang, Qiuyu; Luo, Yudong; Shen, Yantao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Planificación de Trayectorias de Mínimo Snap y MPC Aumentado para la Navegación de Cuadricópteros Morphing en Espacios Confinados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudios
Factor de morfología dinámica
Planificación de movimientos
Control
Quadrotor morfable
Generación de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los estudios existentes rara vez investigan el factor de morfología dinámica en la planificación y control del movimiento, que es crucial para los quadrotors que cambian de forma para lograr un vuelo autónomo. Por lo tanto, este documento estudia la optimización colaborativa de la generación de trayectorias y el control de vuelo para el quadrotor cambiante con brazos ajustables en tiempo real. En la capa de planificación del movimiento, se construye una función objetivo que combina posición y morfología al incorporar la longitud variable del brazo como una variable de decisión en el marco convencional de generación de trayectorias de mínimo salto. La trayectoria generada no solo satisface las restricciones de velocidad y aceleración, sino que también pasa suavemente a través de los espacios estrechos que son difíciles de atravesar para los quadrotors tradicionales. En la capa de control, se propone un control predictivo de modelo aumentado restringido basado en la dinámica de los quadrotors cambiantes para seguir la trayectoria generada con un integrador incorporado, que se añade aprovechando las variables planas diferenciales para mejorar el rendimiento de seguimiento. En los estudios numéricos, se consideró un escenario con un corredor para demostrar la efectividad de la estrategia de control propuesta para lograr una trayectoria óptima bajo múltiples restricciones.
Descripción
Los estudios existentes rara vez investigan el factor de morfología dinámica en la planificación y control del movimiento, que es crucial para los quadrotors que cambian de forma para lograr un vuelo autónomo. Por lo tanto, este documento estudia la optimización colaborativa de la generación de trayectorias y el control de vuelo para el quadrotor cambiante con brazos ajustables en tiempo real. En la capa de planificación del movimiento, se construye una función objetivo que combina posición y morfología al incorporar la longitud variable del brazo como una variable de decisión en el marco convencional de generación de trayectorias de mínimo salto. La trayectoria generada no solo satisface las restricciones de velocidad y aceleración, sino que también pasa suavemente a través de los espacios estrechos que son difíciles de atravesar para los quadrotors tradicionales. En la capa de control, se propone un control predictivo de modelo aumentado restringido basado en la dinámica de los quadrotors cambiantes para seguir la trayectoria generada con un integrador incorporado, que se añade aprovechando las variables planas diferenciales para mejorar el rendimiento de seguimiento. En los estudios numéricos, se consideró un escenario con un corredor para demostrar la efectividad de la estrategia de control propuesta para lograr una trayectoria óptima bajo múltiples restricciones.