Dense Fixed-Wing Swarming using Receding-Horizon NMPC

要約

この論文では、アジャイルな固定翼航空車両のチームを互いに近くに制御するためのアプローチを紹介します。
私たちのアプローチは、拡張された飛行エンベロープ全体で操作を計画してエージェント間の衝突回避を可能にするために、繰り返し星の非線形モデル予測制御（NMPC）に依存しています。
堅牢な衝突回避を促進し、エージェント間衝突の可能性を特徴付けるために、システムが計画された公称軌跡の周りにチューブを残す可能性について統計的に結合します。
最後に、非常に動的な群れを評価するためのメトリックを提案し、このメトリックを使用してアプローチを評価します。
シミュレーションとハードウェアの両方の実験を通じてアプローチを成功裏に実証しました。知る限り、これは、物理的なエロバチンの固定翼車両で初めて群れが達成されました。

要約(オリジナル)

In this paper, we present an approach for controlling a team of agile fixed-wing aerial vehicles in close proximity to one another. Our approach relies on receding-horizon nonlinear model predictive control (NMPC) to plan maneuvers across an expanded flight envelope to enable inter-agent collision avoidance. To facilitate robust collision avoidance and characterize the likelihood of inter-agent collisions, we compute a statistical bound on the probability of the system leaving a tube around the planned nominal trajectory. Finally, we propose a metric for evaluating highly dynamic swarms and use this metric to evaluate our approach. We successfully demonstrated our approach through both simulation and hardware experiments, and to our knowledge, this the first time close-quarters swarming has been achieved with physical aerobatic fixed-wing vehicles.

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