Nonlinear MPC for Quadrotor Fault-Tolerant Control

控制理论(社会学) 欠驱动 非线性系统 转子(电动) 控制器(灌溉) 模型预测控制 计算机科学 约束(计算机辅助设计) 推力 控制工程 工程类 控制(管理) 人工智能 航空航天工程 生物 物理 机械工程 量子力学 农学
作者
Nan Fang,Sihao Sun,Philipp Foehn,Davide Scaramuzza
出处
期刊:IEEE robotics and automation letters 卷期号:7 (2): 5047-5054 被引量:57
标识
DOI:10.1109/lra.2022.3154033
摘要

The mechanical simplicity, hover capabilities, and high agility of quadrotors lead to a fast adaption in the industry for inspection, exploration, and urban aerial mobility. On the other hand, the unstable and underactuated dynamics of quadrotors render them highly susceptible to system faults, especially rotor failures. In this work, we propose a fault-tolerant controller using nonlinear model predictive control (NMPC) to stabilize and control a quadrotor subjected to the complete failure of a single rotor. Differently from existing works, which either rely on linear assumptions or resort to cascaded structures neglecting input constraints in the outer-loop, our method leverages full nonlinear dynamics of the damaged quadrotor and considers the thrust constraint of each rotor. Hence, this method could effectively perform upset recovery from extreme initial conditions. Extensive simulations and real-world experiments are conducted for validation, which demonstrates that the proposed NMPC method can effectively recover the damaged quadrotor even if the failure occurs during aggressive maneuvers, such as flipping and tracking agile trajectories.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
fang完成签到 ,获得积分10
2秒前
高大鸭子完成签到 ,获得积分10
3秒前
AmbitionY完成签到,获得积分10
3秒前
orixero应助dh采纳,获得10
4秒前
上官若男应助棋士采纳,获得10
4秒前
小圆不头大完成签到,获得积分10
5秒前
风魂剑主发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
leslie完成签到 ,获得积分10
7秒前
安详的惜梦完成签到 ,获得积分10
9秒前
一川烟叶完成签到,获得积分10
9秒前
Hello应助_Yushan采纳,获得10
9秒前
凡凡fan发布了新的文献求助10
10秒前
卑微的学牛马完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
14秒前
Hello应助美丽的凌蝶采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
didadida完成签到,获得积分10
15秒前
情怀应助大明采纳,获得10
16秒前
轻松的剑完成签到,获得积分20
16秒前
迅速又菡完成签到,获得积分10
16秒前
jionie发布了新的文献求助10
17秒前
521发布了新的文献求助10
17秒前
棋士发布了新的文献求助10
17秒前
meo应助怪杰采纳,获得10
19秒前
Ado发布了新的文献求助10
19秒前
迅速又菡发布了新的文献求助10
20秒前
lkx发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
辛勤的大帅完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
xuan给xuan的求助进行了留言
23秒前
23秒前
23秒前
ZJR发布了新的文献求助10
25秒前
风魂剑主完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 588
T/CIET 1202-2025 可吸收再生氧化纤维素止血材料 500
Interpretation of Mass Spectra, Fourth Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3951021
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3496420
关于积分的说明 11081962
捐赠科研通 3226913
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1784010
邀请新用户注册赠送积分活动 868130
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 801003