Trajectory optimization of tail-sitter considering speed constraints

要約

固定翼無人航空機 (UAV) と垂直離着陸 UAV の両方の利点を備えたテールシッターは、近年広く設計および研究されています。
最新の UAV アプリケーション シナリオの変化に伴い、UAV には高速操縦可能な 3 次元飛行能力が求められています。
テールシッターの胴体と翼によって生じる高度に非線形な空気力学のため、スムーズで実行可能な軌道を迅速に生成する方法は、早急に解決する必要がある問題です。
テールシッターの速度を制約し、微分平坦度によってテールシッターの軌道生成プロセスにおける微分力学制約を排除し、最先端の軌道生成手法を通じて軌道の時間変数を割り当てます。
ミンコ。
時間内で軌道を離散化することで、車両の速度制約をソフト制約に変換し、テールシッターが任意のウェイポイントを通過するのに最適な時間軌道を実現します。

要約(オリジナル)

Tail-sitters, with the advantages of both the fixed-wing unmanned aerial vehicles (UAVs) and vertical take-off and landing UAVs, have been widely designed and researched in recent years. With the change in modern UAV application scenarios, it is required that UAVs have fast maneuverable three-dimensional flight capabilities. Due to the highly nonlinear aerodynamics produced by the fuselage and wings of the tail-sitter, how to quickly generate a smooth and executable trajectory is a problem that needs to be solved urgently. We constrain the speed of the tail-sitter, eliminate the differential dynamics constraints in the trajectory generation process of the tail-sitter through differential flatness, and allocate the time variable of the trajectory through the state-of-the-art trajectory generation method named MINCO. By discretizing the trajectory in time, we convert the speed constraint on the vehicle into a soft constraint, thereby achieving the time-optimal trajectory for the tail-sitter to fly through any given waypoints.

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