ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO ĐỘI HÌNH PHÂN TÁN CHO  NHIỀU PHƯƠNG TIỆN BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI LOẠI BỐN CÁNH

Dương Quỳnh Nga; Đặng Ngọc Trung; Đỗ Trung Hải; Đào Huy Du

doi:10.34238/tnu-jst.14328

ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO ĐỘI HÌNH PHÂN TÁN CHO NHIỀU PHƯƠNG TIỆN BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI LOẠI BỐN CÁNH

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 23/12/25 Ngày hoàn thiện: 12/02/26 Ngày đăng: 24/02/26

Các tác giả

1. Dương Quỳnh Nga, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
2. Đặng Ngọc Trung , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
3. Đỗ Trung Hải, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
4. Đào Huy Du, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất một phương pháp điều khiển đội hình phân tán cho một nhóm phương tiện bay không người lái loại bốn cánh (Quadrotor) trong điều kiện ràng buộc thông tin liên lạc hạn chế. Mỗi Quadrotor chỉ có thể truy cập thông tin cục bộ từ các láng giềng của nó, và hiện tượng mất kết nối giữa Leader ảo và một số Follower có thể xảy ra. Để giải quyết thách thức này, một bộ quan sát phân tán được thiết kế nhằm ước lượng vị trí của Leader ảo dựa trên vị trí mong muốn của các láng giềng và chính nó. Tiếp theo, một luật điều khiển hữu hạn thời gian dựa trên điều khiển trượt đầu cuối (Terminal sliding mode control) được phát triển cho cả vòng điều khiển vị trí và góc hướng, cho phép mỗi Quadrotor bám chính xác quỹ đạo mong muốn của Leader ảo trong khi vẫn duy trì được hình dạng đội hình yêu cầu. Các phân tích lý thuyết dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov được đưa ra nhằm đảm bảo tính ổn định của hệ thống vòng kín. Kết quả mô phỏng cho thấy tính hiệu quả của phương pháp đề xuất, trong đó bốn Quadrotor bám theo Leader ảo và duy trì đội hình hình vuông trong suốt quá trình bay.

Từ khóa

Hệ nhiều thiết bị bay không người lái 4 cánh quạt; Thiết bị bay không người lái; Điều khiển đội hình phân tán; Điều khiển trượt đầu cuối; Máy bay không người lái

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] H. Xu, G. Cui, Q. Ma, Z. Li, and W. Hao, “Fixed-Time Disturbance Observer-Based Distributed Formation Control for multiple QUAVs,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 70, no. 6, pp. 2181–2185, Jun - 2023, doi: 10.1109/TCSII.2022.3233438.

[2] B. An, B. Wang, H. Fan, L. Liu, H. Hu, and Y. Wang, “Fully distributed prescribed performance formation control for UAVs with unknown maneuver of leader,” Aerosp Sci. Technol, vol. 130, Nov-2022, doi: 10.1016/J.AST.2022.107886.

[3] Z. Hou and P. Lu, “Event-triggered integral sliding mode formation control for multiple Quadrotor UAVs with unknown disturbances,” Franklin Open, vol. 1, pp. 17–29, Aug. 2022, doi: 10.1016/J.FRAOPE.2022.05.004.

[4] L. Dou, S. Cai, X. Zhang, X. Su, and R. Zhang, “Event-triggered-based adaptive dynamic programming for distributed formation control of Multi-UAV,” J. Franklin Inst., vol. 359, no. 8, pp. 3671–3691, May 2022, doi: 10.1016/J.JFRANKLIN.2022.02.034.

[5] N. Xuan-Mung and S. K. Hong, “Robust adaptive formation control of quadcopters based on a leader–follower approach,” Int. J. Adv. Robot Syst., vol. 16, no. 4, Jul. 2019, doi: 10.1177/1729881419862733.

[6] K. Yang, W. Dong, Y. Tong, and L. He, “Leader-follower Formation Consensus of Quadrotor UAVs Based on Prescribed Performance Adaptive Constrained Backstepping Control,” Int. J. Control Autom. Syst., vol. 20, no. 10, pp. 3138–3154, Aug. 2022, doi: 10.1007/S12555-021-0437-X/METRICS.

[7] Z. Wang, Y. Zou, Y. Liu, and Z. Meng, “Distributed control algorithm for leader-follower formation tracking of multiple Quadrotors: Theory and experiment,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 26, no. 2, pp. 1095–1105, Apr. 2021, doi: 10.1109/TMECH.2020.3017816.

[8] W. Zhao, H. Liu, and F. L. Lewis, “Data-Driven Fault-Tolerant Control for Attitude Synchronization of Nonlinear Quadrotors,” IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 66, no. 11, pp. 5584–5591, Nov. 2021, doi: 10.1109/TAC.2021.3053194.

[9] W. Zhao, H. Liu, F. L. Lewis, and X. Wang, “Data-Driven Optimal Formation Control for Quadrotor Team with Unknown Dynamics,” IEEE Trans. Cybern., vol. 52, no. 8, pp. 7889–7898, Aug. 2022, doi: 10.1109/TCYB.2021.3049486.

[10] Z. Guo, H. Li, H. Ma, and W. Meng, “Distributed Optimal Attitude Synchronization Control of multiple QUAVs via Adaptive Dynamic Programming,” IEEE Trans Neural Netw. Learn Syst., vol. 35, no. 6, pp. 8053–8063, Jun. 2024, doi: 10.1109/TNNLS.2022.3224029.

[11] W. Zhao, H. Liu, and F. L. Lewis, “Robust Formation Control for Cooperative Underactuated Quadrotors via Reinforcement Learning,” IEEE Trans Neural Netw. Learn Syst., vol. 32, no. 10, pp. 4577–4587, Oct. 2021, doi: 10.1109/TNNLS.2020.3023711.

[12] H. Liu, T. Ma, F. L. Lewis, and Y. Wan, “Robust Formation Control for multiple Quadrotors with Nonlinearities and Disturbances,” IEEE Trans. Cybern., vol. 50, no. 4, pp. 1362–1371, Apr. 2020, doi: 10.1109/TCYB.2018.2875559.

[13] L. X. Xu, Y. L. Wang, X. Wang, and C. Peng, “Distributed Active Disturbance Rejection Formation Tracking Control for Quadrotor UAVs,” IEEE Trans Cybern., vol. 54, no. 8, pp. 4678–4689, 2024, doi: 10.1109/TCYB.2023.3324752.

[14] H. Du, W. Zhu, G. Wen, Z. Duan, and J. Lu, “Distributed formation control of multiple Quadrotor aircraft based on nonsmooth consensus algorithms,” IEEE Trans Cybern, vol. 49, no. 1, pp. 342–353, Jan. 2019, doi: 10.1109/TCYB.2017.2777463.

[15] W. Jasim and D. Gu, “Robust Team Formation Control for Quadrotors,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 26, no. 4, pp. 1516–1523, Jul. 2018, doi: 10.1109/TCST.2017.2705072.

[16] M. Labbadi and M. Cherkaoui, “Robust adaptive nonsingular fast terminal sliding-mode tracking control for an uncertain Quadrotor UAV subjected to disturbances,” ISA Trans, vol. 99, pp. 290–304, Apr. 2020, doi: 10.1016/J.ISATRA.2019.10.012.

[17] K. Liu, R. Wang, S. Zheng, S. Dong, and G. Sun, “Fixed-time disturbance observer-based robust fault-tolerant tracking control for uncertain Quadrotor UAV subject to input delay,” Nonlinear Dyn., vol. 107, no. 3, pp. 2363–2390, Feb. 2022, doi: 10.1007/S11071-021-07080-0/METRICS.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14328

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ