Koncepcja sterowania rojem bezzałogowych obiektów latających

• Autorzy: Kownacki C.

Warianty tytułu

EN

concept of flight control of unmanned aerial vehicles swarm

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy jest przedstawiona koncepcja lotu roju bezzałogowych obiektów latających, oparta na lokalnych regułach sterowania, które można rozpatrywać, jako instynkty zachowania wykorzystujące informacje o położeniu i prędkości pozostałych uczestników lotu. Dla przykładu w momencie, gdy dwa obiekty latające zbliżą się do siebie zbyt blisko, wówczas lokalne systemy sterowania będą modyfikowały kurs i kąt pochylenia tak by obiekty oddaliły się od siebie. Jeśli jeden obiekt latający oddali się zbyt daleko od roju, wówczas kurs i kąt pochylenia tak będą kontrolowane, aby obiekt kierował się w stronę środka ciężkości roju. W sytuacji, gdy zostanie zlokalizowana przeszkoda bezzałogowy obiekt latający będzie się starał zachować bezpieczną odległość od niej. Natomiast sterowanie rojem realizowane jest poprzez wyodrębnienie lidera, który jest kontrolowany przez operatora stacji naziemnej. Sterowanie liderem jest nadrzędną warstwą, która przez przepływ informacji w obrębie roju jest odwzorowywana przez lokalną warstwę sterowania. Praca przedstawia badania symulacyjne lotu trzech bezzałogowych obiektów latających oparte na opracowanej koncepcji. Potwierdzają one, że proponowana koncepcja jest skuteczna i realizowalna.

EN

The flight of unmanned aerial vehicles (UAV) swarm is a complex problem which interconnects different control levels, from local autonomous control law of a single vehicle to rules of swarm control including collision avoidance and obstacle detection. The paper presents a concept of a control system of unmanned aerial vehicles swarm. The concept is based on local control rules which can be treated as behavior instincts dependent on information received from state of other vehicles. For example when two vehicles from the swarm are flying too close to each other, their desired headings and pitches will be modified to increase the distance between those vehicles. If a vehicle is flying too far away from the swarm, its desired heading and pitch will be also modified to keep the vehicle in the specified range from the swarm gravity center. In situation of obstacle detection a vehicle will try to keep safe distance from it. The swarm control is realized by choosing a swarm leader which can be commanded by an operator via the ground control station. The leader control is precedent control level, which interacts with local control rules through information exchange between vehicles. The paper presents simulation results of swarm flights of three unmanned vehicles based on the proposed concept. They prove the fact that the concept is effective and can be introduced into real UAVs.

Słowa kluczowe

PL

bezzałogowe obiekty latające; lot roju; sterowanie behawioralne; omijanie przeszkód; sterowanie autonomiczne

EN

unmanned aerial vehicles; swarm flight; behavioral control; obstacle avoidance; autonomous control

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 8
• Strony: 704--711
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Kownacki C.

• Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, ul. Wiejska 45A, 15-351 Białystok,

Bibliografia

• [1] Anderson M., Robbins D.: Formation Flight as a Cooperative Game, AIAA-98-4124, AIAA GNC, 1998.
• [2] Tucker Balch and Arkin Ronald C.: Behavior-based Formation Control for Multi-robot Teams. IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 14, (2007), 926-939.
• [3] Chen G., Lewis F. L.: Leader-following control for multiple inertial agents. Int. J. Robust Nonlinear Control (2010), online.
• [4] Anderson B., Fidan B., Yu Ch., Walle D.: UAV Formation Control: Theory and Application. Recent Advances in Learning and Control Lecture Notes in Control and Information Sciences, 2008, Vol. 371/2008, 15-33.
• [5] Xiaohua, W., Yadav V., Balakrishnan S. N.: Cooperative UAV Formation Flying With Obstacle/Collision Avoidance. Control Systems Technology, IEEE Trans. on, 15 Issue:4, 2007, 672-679.
• [6] Shao J., Xie G., Wang L.: Leader-following formation control of multiple mobile vehicles. IET Control Theory and Appl., vol. 1, pp. 545-552.
• [7] Drake S., Brown K., Fazackerley J., Finn A.: Autonomous control of multiple uavs for the passive location of radars. Tech. report, Defence Science and Technology Organisation, 2005, pp. 403-409.
• [8] Anderson B., Dasgupta S., Yu C.: Control of directed formations with leader-rst follower structure. To appear in IEEE Conf. on Decision and Control, 2007.
• [9] Sandeep S., Fidan B., Yu C.: Decentralized cohesive motion control of multi-agent formations Proc. 14th Mediterranean Conf. on Control and Automation, June 2006.