Trajectory Tracking for Unmanned Aerial Vehicles in 3D Spaces under Motion Constraints

要約

この記事では、空間制約が存在する場合の無人航空機 (UAV) の 3 次元非線形軌道追跡制御戦略を紹介します。
空間的制約を考慮しない多くの既存の制御戦略とは対照的に、提案された戦略は UAV の各自由度の動きに対する空間的制約を考慮します。
このような考慮により、この設計は、パイプライン検査、境界追跡などの多くの実用的な用途にとって魅力的なものとなっています。提案された設計では、慣性マトリックスに関する限られた情報が考慮されており、それにより、モデル化されていない力学やその他の不完全性に対する固有の堅牢性が確認されています。
我々は、UAV が、制限された位置、方向、線速度と角速度を維持することによって、目的の経路に収束することを厳密に示します。
最後に、さまざまな数値シミュレーションを通じて、提案された戦略の有効性を実証します。

要約(オリジナル)

This article presents a three-dimensional nonlinear trajectory tracking control strategy for unmanned aerial vehicles (UAVs) in the presence of spatial constraints. As opposed to many existing control strategies, which do not consider spatial constraints, the proposed strategy considers spatial constraints on each degree of freedom movement of the UAV. Such consideration makes the design appealing for many practical applications, such as pipeline inspection, boundary tracking, etc. The proposed design accounts for the limited information about the inertia matrix, thereby affirming its inherent robustness against unmodeled dynamics and other imperfections. We rigorously show that the UAV will converge to its desired path by maintaining bounded position, orientation, and linear and angular speeds. Finally, we demonstrate the effectiveness of the proposed strategy through various numerical simulations.

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