Computationally Efficient Stability-Based Nonlinear Model Predictive Control Design for Quadrotor Aerial Vehicles
Notice bibliographique
Résumé
This article presents the design of a stability-guaranteed nonlinear model predictive controller for quadrotor-type microaerial vehicles to operate robustly on fast trajectories. The basic controller structure operates without having to use terminal conditions in the optimization problem. As a result, the controller is computationally less demanding and provides more stable closed-loop performance than traditional nonlinear predictive control schemes. This article presents a detailed stability analysis without terminal costs or terminal constraints and proves the asymptotic stability and necessary conditions for the recursive feasibility of the system. This article derives the growth-bound sequence that enables obtaining the shortest possible prediction horizon for stability. The proposed analysis provides the necessary conditions to implement the controller while using the shortest stabilizing prediction horizon compared to major traditional predictive control schemes reported in the literature. This particular feature enables the proposed controller to perform fast optimization and, hence, the capability to implement fast trajectories using feedback regularization. In order to demonstrate the validity of this new proposed control scheme, first, several MATLAB simulations are conducted to demonstrate the improved performance of the controller especially when the quadrotor vehicle follows fast trajectories. Real-time lab experiments are also conducted to validate the performance of the proposed scheme for point stabilization (hovering) and trajectory tracking problems. The results show that the proposed scheme can stabilize the system with a relatively short prediction horizon, a fast convergence rate, and a small tracking error.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».