$\mathcal{L}_1$Quad: $\mathcal{L}_1$ Adaptive Augmentation of Geometric Control for Agile Quadrotors with Performance Guarantees

要約

不完全なモデル知識や外乱が存在する場合でも安全に動作できるクワッドローターは、安全性が重要なアプリケーションに不可欠です。
L1適応制御に基づくクワッドローターの制御アーキテクチャであるL1Quadを紹介します。
L1Quad は、クワッドローターが常に内部に留まることが保証されている望ましい軌道を中心とした安全なチューブを可能にします。
私たちの設計は、クワッドローターの回転ダイナミクスと並進ダイナミクスの両方に適用されます。
さまざまなタイプの不確実性と擾乱を、未知の非線形 (時間および状態に依存する) の力とモーメントとしてまとめます。
パラメトリック構造を仮定したり強制したりすることなく、L1Quad はこれらの未知の力とモーメントを正確に推定して補正することができます。
広範な実験結果は、L1Quad がさまざまな不確実性の下で一貫して小さな追跡エラーでベースライン コントローラーよりも大幅に優れていることを示しています。

要約(オリジナル)

Quadrotors that can operate safely in the presence of imperfect model knowledge and external disturbances are crucial in safety-critical applications. We present L1Quad, a control architecture for quadrotors based on the L1 adaptive control. L1Quad enables safe tubes centered around a desired trajectory that the quadrotor is always guaranteed to remain inside. Our design applies to both the rotational and the translational dynamics of the quadrotor. We lump various types of uncertainties and disturbances as unknown nonlinear (time- and state-dependent) forces and moments. Without assuming or enforcing parametric structures, L1Quad can accurately estimate and compensate for these unknown forces and moments. Extensive experimental results demonstrate that L1Quad is able to significantly outperform baseline controllers under a variety of uncertainties with consistently small tracking errors.

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