Visibility-Constrained Control of Multirotor via Reference Governor

要約

安全な視覚ベースの制御アプリケーションでは、他の状態制約に加えて、知覚関連の制約も満たさなければなりません。
この論文では、カメラを備えたマルチコプターが、高レベルのプランナーによって与えられた基準を追跡しながら、注目点の可視性を維持する必要があるという問題を扱います。
既存のソリューションとは異なり、理論的に実現可能性が保証された制御レベルの可視性制約を強制できるリファレンスガバナに基づく方法を考案します。
この目的を達成するために、時間とともに変化する基準を処理できる、多項式制約を持つ線形システム用の新しいタイプの基準ガバナを設計します。
提案されたソリューションは、可視性の制約を伴うリアルタイム マルチコプター制御用にオンラインで実装され、シミュレーションと実際のハードウェア実験で検証されます。

要約(オリジナル)

For safe vision-based control applications, perception-related constraints have to be satisfied in addition to other state constraints. In this paper, we deal with the problem where a multirotor equipped with a camera needs to maintain the visibility of a point of interest while tracking a reference given by a high-level planner. We devise a method based on reference governor that, differently from existing solutions, is able to enforce control-level visibility constraints with theoretically assured feasibility. To this end, we design a new type of reference governor for linear systems with polynomial constraints which is capable of handling time-varying references. The proposed solution is implemented online for the real-time multirotor control with visibility constraints and validated with simulations and an actual hardware experiment.

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