Fixed-Time Collision-Free Fault-Tolerant Formation Control of Multi-UAVs Under Actuator Faults

控制理论(社会学) 执行机构 避碰 碰撞 容错 李雅普诺夫函数 计算机科学 控制器(灌溉) 姿态控制 工程类 控制工程 控制(管理) 非线性系统 分布式计算 计算机安全 人工智能 物理 量子力学 农学 生物
作者
Qiyang Miao,Ke Zhang,Bin Jiang
出处
期刊:IEEE transactions on cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:54 (6): 3679-3691 被引量:66
标识
DOI:10.1109/tcyb.2024.3352251
摘要

When cooperating through an intensive formation, the safe distancing of unmanned aerial vehicles (UAVs) is a delicate issue, especially if UAVs are subjected to actuator faults that cause rapid maneuvers. This article investigates the fixed-time fault-tolerant formation control of multiple quadrotor UAVs under actuator faults, which considers the collision avoidance among UAVs when faults occur, and the convenience of engineering application. First, an augmented fixed-time observer with measurement noise oppression is adopted to estimate and compensate actuator faults and disturbance in rotational and translational dynamics. Then, a baseline attitude controller, a command filter, and a velocity controller are proposed for each quadrotor UAV to track the desired velocity within a fixed time. Next, a distributed fixed-time sliding-mode controller that integrates the gradient of repulsive potential function into the sliding manifold is designed to achieve leader-follower formation control and collision avoidance simultaneously. The control scheme is proven to be fixed-time convergent via Lyapunov stability analysis and is normalized in accordance with the compatibility of hardware implementation. Finally, the designed algorithm is embedded into PX4 architecture to illustrate the effectiveness and practicality of the control strategy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研顺利完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
王亚娟完成签到,获得积分10
1秒前
段yt完成签到,获得积分10
2秒前
曾经紫菱完成签到,获得积分20
2秒前
Douvei发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
小小fa完成签到 ,获得积分10
3秒前
喵喵完成签到 ,获得积分10
3秒前
疯狂的行恶完成签到,获得积分10
3秒前
李仔仔完成签到 ,获得积分10
4秒前
等风归丶完成签到,获得积分20
4秒前
zhgj发布了新的文献求助10
4秒前
风轩轩发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
思源应助渣渣di采纳,获得10
5秒前
在水一方应助spark采纳,获得10
5秒前
duxing应助曾经紫菱采纳,获得10
5秒前
浮爔完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
cdercder应助雨田盼盼采纳,获得10
5秒前
nxy完成签到 ,获得积分10
5秒前
情怀应助嘿嘿采纳,获得10
6秒前
6秒前
chengbin721发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
等风归丶发布了新的文献求助10
6秒前
wanci应助tian采纳,获得10
7秒前
7秒前
情怀应助wzq_XJTU采纳,获得10
7秒前
传奇3应助英俊的宝川采纳,获得10
7秒前
7秒前
十二发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
优雅冷风完成签到,获得积分10
8秒前
酷炫的飞阳完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
Moody's Ratings Rising AI spending narrows the gap, but US hyperscalers retain edge over Chinese peers 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7695196
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9255680
关于积分的说明 19998377
捐赠科研通 7269443
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3292335
关于科研通互助平台的介绍 2448164
邀请新用户注册赠送积分活动 2297895