Prediktivní řízení bezpilotní helikoptéry v prostředí s překážkami

Abstract

Tato práce se zabývá sledováním trajektorie a vyhýbáním se překážkám pro bezpilotní vícerotorové helikoptéry. Cílem této práce je návrh a realizace prediktivního regulátoru přímo na palubě letounu pro plně samostatný let. Představujeme metodu přeměny problému sledování trajektorie na kvadratickou optimalizaci. Překážky registované kamerami letounu dále lineárně omezují optimalizační problém. Řešení úlohy lineárně omezené kvadratické optimalizace bylo implementováno na vestavěném systému helikoptéry. Provedené experimenty reálného světa ověřily, že regulátor je schopný stabilizace, sledování trajetorie a vyhybání se překážkám.

This thesis deals with trajectory tracking and obstacle avoidance of autonomous multicopters. The goal is to design and implement a model predictive controller on an embedded platform for fully autonomous flight. We present a method of transforming a trajectory tracking problem into a quadratic optimization task. The obstacles, detected by onboard cameras, further linearly constrain the optimization task. A solver for linearly constrained quadratic programming has been designed and implemented on an embedded platform. The conducted real world experiments verified the capability of the controller to stabilize the quadcopter, track trajectory and avoid obstacles.