Planning and Control for a Dynamic Morphing-Wing UAV Using a Vortex Particle Model

要約

無人航空機 (UAV) で正確でダイナミックな操縦を実現することは、関連する空気力学の複雑さのため、大きな課題です。
特に、失速後の状況や車両の突然の変形中に経験される可能性のある不安定な影響は、最新の飛行制御システムのパフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。
この論文では、攻撃的な操縦中の非定常空気力学を推論できる渦粒子モデルと関連するモデルベースのコントローラーを紹介します。
失速後の止まり木操作を実行するモーフィング翼 UAV のハードウェアでのアプローチを評価します。
私たちの結果は、非定常空力モデルを使用すると、固定翼と動的翼の両方の停止中のパフォーマンスが向上するのに対し、準定常空力モデルで計画された翼のモーフィングを使用するとパフォーマンスが低下することを示しています。
このペーパーの焦点は事前に計算された制御ポリシーですが、十分な計算リソースがあれば、私たちのアプローチは将来オンライン計画を可能にする可能性があると考えています。

要約(オリジナル)

Achieving precise, highly-dynamic maneuvers with Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is a major challenge due to the complexity of the associated aerodynamics. In particular, unsteady effects — as might be experienced in post-stall regimes or during sudden vehicle morphing — can have an adverse impact on the performance of modern flight control systems. In this paper, we present a vortex particle model and associated model-based controller capable of reasoning about the unsteady aerodynamics during aggressive maneuvers. We evaluate our approach in hardware on a morphing-wing UAV executing post-stall perching maneuvers. Our results show that the use of the unsteady aerodynamics model improves performance during both fixed-wing and dynamic-wing perching, while the use of wing-morphing planned with quasi-steady aerodynamics results in reduced performance. While the focus of this paper is a pre-computed control policy, we believe that, with sufficient computational resources, our approach could enable online planning in the future.

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