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Planificación de Trayectorias RRT*-APF y Control MA-AADRC-SMC para la Evitación de Obstáculos en 3-D de manera Cooperativa en Formaciones de Múltiples UAV

Autores: Yan, Yuehao; Liu, Songlin; Hao, Rui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Planificación de Trayectorias RRT*-APF y Control MA-AADRC-SMC para la Evitación de Obstáculos en 3-D de manera Cooperativa en Formaciones de Múltiples UAV


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Vuelo seguro
Vuelo cooperativo
Formaciones de múltiples UAV
Marco de planificación y control
Perturbaciones en el campo de viento
Espacio aéreo urbano en 3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para habilitar el vuelo cooperativo seguro de formaciones de múltiples UAV en el espacio aéreo urbano 3-D con perturbaciones de campo de viento, desarrollamos un marco integrado de planificación y control. La capa de planificación utiliza un RRT* guiado por APF con predicción continua de colisiones y límites explícitos de velocidad/aceleración, y compensa el viento en línea. La capa de control adopta un diseño MA-AADRC-SMC de doble lazo. Un ESO adaptativo estima las perturbaciones para la cancelación por anticipado, y un término SMC mejora la robustez y la precisión de seguimiento. Al acoplar la trayectoria planificada con campos repulsivos ponderados por velocidad, el marco coordina la trayectoria y la actitud en un lazo cerrado, permitiendo un vuelo en formación sin colisiones y sin sobrepasos en condiciones de viento y desorden. Las simulaciones muestran una mayor precisión de seguimiento y una mejor estabilidad de formación que ADRC, PID y SMC. Un análisis de Lyapunov demuestra la acotación uniforme y la estabilidad asintótica. El marco es escalable a aplicaciones como la evaluación de desastres y el transporte aéreo urbano.

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