Research on Multi-UAV Obstacle Avoidance with Optimal Consensus Control and Improved APF

避障 避碰 障碍物 计算机科学 控制(管理) 控制理论(社会学) 人工智能 计算机安全 政治学 机器人 移动机器人 碰撞 法学
作者
Pengfei Zhang,He Yin,Zhongliu Wang,Shujie Li,Qinyang Liang
出处
期刊:Drones [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:8 (6): 248-248 被引量:2
标识
DOI:10.3390/drones8060248
摘要

To address collision challenges between multi-UAVs (unmanned aerial vehicles) during obstacle avoidance, a novel formation control method is proposed. Leveraging the concept of APF (artificial potential field), the proposed approach integrates UAV maneuver constraints with a consensus formation control algorithm, optimizing UAV velocities through the particle swarm optimization (PSO) algorithm. The optimal consensus control algorithm is then employed to achieve the optimal convergence rate of the UAV formation. To mitigate the limitations of traditional APF, a collinear force deflection angle is introduced, along with an obstacle avoidance method aimed at preventing UAVs from being trapped in locally optimal solutions. Additionally, an obstacle avoidance algorithm based on virtual force fields between UAVs is designed. Comparative analysis against the basic algorithm demonstrates the effectiveness of the designed optimal consensus algorithm in improving formation convergence performance. Moreover, the improved APF resolves local optimal solution issues, enabling UAVs to effectively navigate around obstacles. Simulation results validate the efficacy of this method in achieving multi-UAV formation control while effectively avoiding obstacles.
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