VTOLドローンの協調追従制御：固定時間超ねじれアプローチ

科学分野:

• ロボット工学および制御システム
• ネットワーク化自律システム
• 航空宇宙工学

背景:

• 複数のVTOLドローンの協調追従は、非線形ダイナミクス、摂動、および帯域幅の制限により複雑です。
• 既存の制御方法は、すべての課題に対処できなかったり、保証された固定時間収束を提供できなかったりすることがよくあります。
• 滑り面上の制御 त्यामुळे、ドローンの制御をさらに複雑にします。

研究 の 目的:

• 複数のVTOLドローンのための新しい適応型ニューラルネットワークイベントトリガー固定時間超ねじれ（ANEFS）制御戦略を開発すること。
• 追従精度と収束速度を向上させながら、ネットワーク通信を最小限に抑えること。
• システムの非線形性および不確実性に対するロバスト性を確保すること。

主な方法:

• 二重閉ループ階層型制御フレームワークを採用しています。
• 正確なリーダー軌道推定のために、補助変数ベースの分散固定時間推定器（ADFE）を設計しました。
• イベントトリガー固定時間超ねじれ（EFST）制御則と適応型ニューラルネットワーク固定時間超ねじれ（ANFST）トルクコントローラーを実装しました。

主要な成果:

• 提案されたANEFS戦略は、VTOLドローンのための高速かつ正確な協調位置および姿勢追従を実現します。
• イベントトリガーメカニズムは、ネットワーク通信帯域幅の使用量を大幅に削減します。
• 制御戦略は、システムの非線形性および外部摂動に対するロバスト性を示します。

結論:

• 開発されたANEFS制御方法は、ネットワーク化された環境におけるドローンの協調追従のための、高速でロバストかつリソース効率の高いソリューションを提供します。
• この研究は、Crazyflieクアッドコプターを使用した数値シミュレーションと実際の飛行実験を通じて有効性を検証しました。
• この研究は、複雑な運用シナリオにおけるマルチドローンシステムの能力を前進させます。