Aerial package transportation often requires complex spatial and temporal specifications to be satisfied in order to ensure safe and timely delivery from one point to another. It is usually efficient to transport versatile payloads using multiple UAVs that can work collaboratively to achieve the desired task. The complex temporal specifications can be handled coherently by applying Signal Temporal Logic (STL) to dynamical systems. This paper addresses the problem of waypoint navigation of a multi-UAV payload system under temporal specifications using higher-order time-varying control barrier functions (HOCBFs). The complex nonlinear system of relative degree two is transformed into a simple linear system using input-output feedback linearization. An optimization-based control law is then derived to achieve the temporal waypoint navigation of the payload. The controller's efficacy and real-time implementability are demonstrated by simulating a package delivery scenario inside a high-fidelity Gazebo simulation environment.


翻译:航空货包运输通常需要满足复杂的空间和时间规格,以确保安全、及时地从一个点向另一个点交付。通常高效的做法是使用多种无人驾驶航空器运输多功能有效载荷,这些有效载荷可以协力完成预期的任务。复杂的时间规格可以通过对动态系统应用信号时空逻辑(STL)来连贯地处理。本文件用高阶时间分配控制屏障功能(HOCBFs)处理在时间规格下对多个无人驾驶航空器有效载荷系统进行路标导航的问题。相对水平2的复杂非线性系统通过输入-输出反馈线性转换为简单的线性系统。然后制定基于优化的控制法,以实现有效载荷的时点导航。控制器的功效和实时执行能力表现在高纤维性加泽博模拟环境中模拟包件交付情景。

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