Exploring a New Design Paradigm for Omnidirectional MAVs for Minimal Actuation and Internal Force Elimination: Theoretical Framework and Control
Ahmed Ali, Chiara Gabellieri, Antonio Franchi
本文提出了在多旋翼飞行器(MAV)中实现全向性的新概念,该飞行器仅使用6个输入,并确保平衡没有内部力量。 这个概念集成了一个单一的主动倾斜螺旋桨和3个钟摆状链接,每个连接都带有一个螺旋桨,通过被动的通用接头连接到主体。 我们表明,这种设计确保了全向性,同时最大限度地减少了内部力量,并且不会过度驱动(即超过6个输入)。 多链路MAV的详细动态模型首先开发。 之后,分析确定了均衡配置,并说明了MAV主平台的每个姿势都存在强制均衡。 为了使闭环系统这种平衡无症状稳定,使用动态反馈线性化和后退技术构建几何非线性控制器,主要平台配置错误是SE(3)上的左琐碎错误。 然后通过采用关于零动力学的标准Lyapunov参数来调查闭环系统的稳定性。 最后,我们提供数值模拟,验证拟议方法。 它们展示了MAV在非零初始条件下执行解耦姿态和转换动作的能力,参数不确定性和执行器噪声。
This paper presents a novel concept for achieving omnidirectionality in a multirotor aerial vehicle (MAV) that uses only 6 inputs and ensures no internal forces at the equilibria. The concept integrates a single actively-tilting propeller along with 3 pendulum-like links, each carrying a propeller, connected by passive universal joints to the main body. We show that this design ensures omnidirectionality while minimizing the internal forces and without resorting to overactuation (i.e., more than...