High performance trajectory tracking for multirotor Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is a fast growing research area due to the increase in popularity and demand. In many applications, the multirotor UAV dynamics would change in-flight resulting in performance degradation, or even instability, such that the control system is required to adapt its parameters to the new dynamics. In this paper, we developed a real-time identification approach based on Deep Neural Networks (DNNs) and the Modified Relay Feedback Test (MRFT) to optimally tune PID controllers suitable for aggressive trajectory tracking. We also propose a feedback linearization technique along with additional feedforward terms to achieve high trajectory tracking performance. In addition, we investigate and analyze different PID configurations for position controllers to maximize the tracking performance in the presence of wind disturbance and system parameter changes, and provide a systematic design methodology to trade-off performance for robustness. We prove the effectiveness and applicability of our developed approach through a set of experiments where accurate trajectory tracking is maintained despite significant changes to the UAV aerodynamic characteristics and the application of external wind. We demonstrate low discrepancy between simulation and experimental results which proves the potential of using the suggested approach for planning and fault detection tasks. The achieved tracking results on figure-eight trajectory is on par with the state-of-the-art.


翻译:由于受欢迎度和需求增加,多机器人无人驾驶飞行器的高级性能轨迹跟踪是一个快速增长的研究领域。在许多应用中,多机器人无人驾驶飞行器的动态将改变飞行中的飞行,导致性能退化,甚至不稳定,因此控制系统必须调整其参数以适应新的动态。在本文件中,我们开发了基于深神经网络(DNNs)和变换中继反馈测试(MRFT)的实时识别方法,以优化适合攻击性轨迹跟踪的PID控制器(MRFT),我们还提议采用反馈线性技术,并增加进化条件,以实现高轨迹跟踪性能。此外,我们调查并分析不同定位控制器的PID配置,以最大限度地跟踪风扰和系统参数变化时的性能。我们开发了一种系统化的设计方法,以稳健性地交换性能。我们通过一系列实验,证明我们开发的方法的有效性和适用性能。尽管UAVAV的空气动力特性和外部风力的应用有显著变化,但我们展示了在模拟和实验性轨迹测量结果方面进行低差值跟踪的可能性。我们建议了模拟和实验性测程。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
14+阅读 · 2021年5月21日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月4日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
MIT新书《强化学习与最优控制》
专知会员服务
270+阅读 · 2019年10月9日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
IEEE2018|An Accurate and Real-time 3D Tracking System for Robots
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月30日
Joint Monocular 3D Vehicle Detection and Tracking
Arxiv
8+阅读 · 2018年12月2日
Arxiv
8+阅读 · 2018年3月20日
VIP会员
相关资讯
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
IEEE2018|An Accurate and Real-time 3D Tracking System for Robots
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员