多旋翼无人机协同控制与故障应对策略

本文主要探讨了在多旋翼无人机系统中处理多个旋翼发生故障时的协同控制再配置问题。作者Huiliao Yang、Bin Jiang、Hao Yang和Ke Zhang来自南京航空航天大学自动化工程学院，他们的研究关注点在于设计一种能够应对复杂环境下的分布式动态表面控制策略，以便于多旋翼飞行器团队在无故障状态下能够遵循预设的领导者-跟随者结构，共同到达目标点。 在理想情况下，每个旋翼通过非线性协同控制器执行任务，确保团队的同步和协调运动。然而，当某些旋翼的执行器出现故障时，故障检测与隔离（Fault Detection and Isolation，FDI）机制会被激活，识别并隔离出故障的旋翼，防止其对整体任务造成影响。同时，为了确保任务的连续性和安全性，研究者提出了一种形成重新配置策略，使得剩余的健康旋翼能够迅速选择新的编队，继续向目标点前进。 在整个再配置过程中，为了防止新编队内的碰撞，研究人员采用了潜在函数方法来实现有效的避障。通过模拟实验，研究证明了所提方法的有效性和实用性，即使在面对旋翼故障的情况下，也能保证整个多旋翼团队能够高效地完成任务。 本文的关键点包括协同控制理论、多旋翼无人机系统、执行器故障管理、动态形成调整以及潜在函数在避免系统内冲突中的应用。这项工作对于提升多旋翼无人机的鲁棒性和可靠性具有重要意义，对于未来在复杂环境或分布式任务中的应用有着广阔的应用前景。