Passivity-Based Control of Multiple Quadrotors Carrying a Cable-Suspended Payload

有效载荷(计算) 被动性 控制理论(社会学) 计算机科学 工程类 海洋工程 计算机安全 控制(管理) 电气工程 人工智能 网络数据包
作者
Keyvan Mohammadi,Shahin Sirouspour,Ali Grivani
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:27 (4): 2390-2400 被引量:21
标识
DOI:10.1109/tmech.2021.3102522
摘要

In this article, a new passivity-based controller is proposed for stable cotransportation of a cable-suspended payload by a number of quadrotors. Nominal proportional–derivative position controllers with desired acceleration feedforward are augmented with time-varying dissipative terms to account for the drones' underactuation. A storage function is defined that includes terms inspired by the kinetic and potential energies of the system components as well as virtual energy of the controller. A time-domain passivity observer is used in conjunction with an adaptive dissipative term to ensure that the value of the storage function is continuously decreased and, hence, guarantees closed-loop stability. Moreover, barrier Lyapunov functions are employed to avoid interdrone collisions. The proposed controller makes no assumption about and requires no knowledge of the cables' tension status. Additionally, it requires no measurement from the payload. The cables can be attached to the quadrotors and the payload at arbitrary points. Experiments with a system of three quadrotors and a cable-suspended payload demonstrate the effectiveness of the proposed approach.

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