In this paper we address the control problem of aerial cable suspended load transportation, using multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). First, the dynamical model of the coupled system is obtained using the Newton-Euler formalism, for "n" UAVs transporting a load, where the cables are supposed to be rigid and mass-less. The control problem is stated as a trajectory tracking directly on the load. To do so, a hierarchical control scheme is proposed based on the attractive ellipsoid method, where a virtual controller is calculated for tracking the position of the load, with this, the desired position for each vehicle along with their desired cable tensions are estimated, and used to compute the virtual controller for the position of each vehicle. This results in an underdetermined system, where an infinite number of drones' configurations comply with the desired load position, thus additional constrains can be imposed to obtain an unique solution. Furthermore, this information is used to compute the attitude reference for the vehicles, which are feed to a quaternion based attitude control. The stability analysis, using an energy-like function, demonstrated the practical stability of the system, it is that all the error signals are attracted and contained in an invariant set. Hence, the proposed scheme assures that, given well posed initial conditions, the closed-loop system guarantees the trajectory tracking of the desired position on the load with bounded errors. The proposed control strategy was evaluated in numerical simulations for three agents following a smooth desired trajectory on the load, showing good performance.


翻译:在本文中,我们处理空中电缆悬浮载荷运输的控制问题,使用多部无人驾驶航空飞行器(UAVs)。首先,使用牛顿-Euler格式主义,对运输装载的“n”型无人驾驶飞行器,对“n”型无人驾驶飞行器来说,对“n”型无人驾驶飞行器而言,对“n”型飞行器而言,对“n”型飞行器而言,电缆应该是僵硬的和无质量的。控制问题被描述为直接跟踪载荷的轨迹跟踪。为了做到这一点,我们提议了一个等级控制方案,其依据是具有吸引力的单向导方法,即虚拟控制器用于跟踪载荷位置,因此,对每部车辆的预期位置及其预期的电缆紧张状态进行了估计,并使用此方法,对每部车辆的预期位置进行了预期位置及其预期的光线紧张状态进行计算,并用来计算每部车辆位置的虚拟控制。这导致一个不确定的系统虚拟控制器的虚拟控制模式,其虚拟控制器位数与每部位置的虚拟控制装置的虚拟控制模式不尽相同,因此,对机型轨轨轨迹进行了初步的跟踪,所有拟议轨迹图图图图显示了所有的精确图。

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