EMPC-Based Flight Control and Collision-Free Path Planning for a Quadrotor With Unbalanced Payload
Notice bibliographique
Résumé
In this article, a robust explicit model predictive control (EMPC) flight scheme is investigated for a quadrotor. MPC is widely recognized for its control effectiveness, but the computational complexity involved in solving online optimization problems, particularly when applied to fast systems, poses a significant challenge. To enable real-time MPC implementation on quadrotor systems, we propose a novel dual-layer control architecture integrating EMPC, strategically relocating the computationally intensive optimization process to offline computation. The outer loop computes reference roll and pitch angles, while the inner loop employs an EMPC framework to achieve fast attitude tracking considering state and actuator constraints. Moreover, integral sliding mode control (ISMC) is integrated to mitigate the effects of uncertainties, such as unbalanced payloads. The recursive feasibility is guaranteed for the proposed flight control method if the initial states are in the feasibility set, and the Lyapunov stability analysis is conducted. In addition, we develop a polynomial trajectory planning algorithm for the quadrotor in (3-D) space. We employ our previous result, the bidirectional guidance informed trees (BIGIT*) algorithm, to obtain a sequence of collision-free waypoints, and utilize the minimum-snap technique to generate a smooth path. Finally, experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed methods.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».