A Constrained Robust Switching MPC Structure for Tilt-Rotor UAVs Trajectory Tracking Problem
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In tilt-rotor UAVs, both the fuselage and tilting rotors contribute to the vehicle's rotational motion. Consequently, the system's dynamics rise to a highly-nonlinear system, making it challenging to find feasible and desired control solutions. The common control practices devise a logic-based controller to switch between different flight modes or map the control inputs to the conventional helicopter-type control inputs. However, they fail to provide energy-efficient fast trajectory tracking, especially in the presence of external disturbances. This paper proposes a general-model dynamic formulation and a two-layered constrained Model Predictive Control (MPC) strategy to tackle the trajectory tracking problem for tilt-rotor UAVs. After splitting the vehicle's dynamics into translational and rotational parts, a constrained Linear MPC (LMPC) is designed for the translational dynamic to follow a reference trajectory. We formulate the LMPC as a Quadratically-Constrained Quadratic Problem (QCQP) that leads to a feasible set-point solution for the rotational control layer without violating the physical constraints. Also, an optimizer is designed to generate a thrust vector, which leverages the vehicle's full potential via a continuous transition between the rotation in the fuselage and that in tilting rotors. In the second layer, the nonlinear rotational dynamics are approximated via piecewise affine (PWA) subsystems. A constrained Robust Switching MPC (RSMPC) is then designed to follow the first layer's generated trajectories (Euler angles and the thrust vectors) while preserving the system's stability, feasibility, and robustness in the presence of external disturbances. Furthermore, by providing an augmented dynamic model, this control design would allow for directly incorporating actuator constraints into the problem formulation. We demonstrate the controller's performance and effectiveness via simulations.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».