Prediktivní řízení a plánování umožňující komplexní manévry formací bezpilotních helikoptér

Abstract

Existující systém vyvinutý pro plánování trajektorie a stabilizaci formací bezpilotních helikoptér je v této práci rozšířen o možnost plánování komplexních manévrů vyžadujících náhlou změnu směru pohybu formace a také jednotlivých helikoptér ve formaci. Systém založený na metodě prediktivního řízení (MPC) je použit spolu s popisem formace pomocí flexibilní virtuální struktury pro umožnění složitých manévrů během plánování trajektorie. V kombinaci s použitím virtuálních struktur je navrženo řízení rychlosti kvadrokoptér, které je založeno na existujícím řízení pozice (geometric tracking controller). Za pomoci řízení rychlosti jednotlivých kvadrokoptér je naplno využito jejich manévrovacích schopností a jsou tím umožněny komplexní manévry celé formace. Celý systém je implementován a vyzkoušen v simulačním programu V-REP, který zároveň umožňuje studovat vzájemný vliv kvadrokoptér, způsobený prouděním vzduchu z jejich rotorů.

The trajectory planning system originally designed for stabilization of formations of Micro Aerial Vehicles (MAV) is extended to enable complex maneuvers that require sudden changes of velocity of the group as well as the individual formation members. The model predictive control based algorithm is combined with formation representation by flexible virtual structure. Furthermore, the velocity controller for the quadrocopters based on position geometric controller is presented to enable the movement of formation members and whole formation in any direction. The proposed system is implemented and verified in the V-REP (virtual robot experimentation platform) simulation software with studying the influence of mutual interactions between MAVs of the formation, which are caused by the air flow from their propellers.