Hệ thống dẫn hướng và điều khiển tích hợp để theo dõi quỹ đạo UAV trong khung Frenet–Serret
9 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.112.2026.3-10Từ khóa:
Theo dõi quỹ đạo; Frenet–Serret; Điều khiển và dẫn hướng tích hợp; Lyapunov–Krasovskii.Tóm tắt
Bài báo đề xuất một phương pháp theo dõi quỹ đạo chính xác cao cho máy bay không người lái sử dụng hệ tọa độ Frenet–Serret kết hợp với thuật toán Điều khiển và Dẫn hướng Tích hợp tối ưu. Để tăng khả năng thích ứng và giảm sai số theo dõi trong môi trường không chắc chắn, bộ điều khiển dự đoán mô hình kết hợp mạng nơ-ron được tích hợp trực tiếp vào khung IGC. Phân tích ổn định của hệ thống được thực hiện sử dụng tiêu chuẩn Lyapunov-Krasovskii, cung cấp điều kiện đủ cho ổn định tiệm cận dưới giới hạn của độ trễ và sai số xấp xỉ mạng nơ-ron. Kết quả mô phỏng cho UAV quadrotor bám theo quỹ đạo hình sin cho thấy phương pháp đề xuất vượt trội so với điều khiển PID truyền thống về độ chính xác và khả năng loại bỏ nhiễu.
Tài liệu tham khảo
[1]. Yang, H., Lee, D. “Trajectory Tracking for UAV using Frenet–Serret frame and linear MPC”. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., 53, 1802–1815, (2017).
[2]. Anderson, P., Kumar, R. “Integrated Guidance and Control for Aerospace Vehicles: A Review”. J. Guid. Control Dyn., 42, 547–563, (2019).
[3]. Zhang, Y., Sun, B. “Neural Network-based MPC for Quadrotor under Wind Disturbances”. Control Eng. Pract., 108, 104725, (2021).
[4]. Chen, L., Wang, H. “Stability Analysis of UAVs with Communication Delay Using Lyapunov–Krasovskii Functionals”. Nonlinear Dyn., 99, 1231–1245, (2020).
[5]. Viet, N.H., Vu, N., Trang, N.T. “Guidance algorithm for UAV to follow complex path based on Frenet coordinate system”. J. Mil. Sci. Technol., no. CAPITI, 119–125, (2024).
[6]. Sun, Z., Peng, S. “Frenet–Serret Path Tracking for Aerial Vehicles”. IEEE Trans. Aerosp. Syst., (2020).
[7]. Anderson, P. “Integrated Guidance and Control for Aerospace Vehicles”. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, (2019).
[8]. Slotine, J.J.E., Li, W. “Applied Nonlinear Control”. Prentice Hall, (1991).
[9]. S. Sastry. “Nonlinear Systems: Analysis, Stability, and Control”. Springer, (1999).
[10]. Y. Li, B. Jiang, et al. “Integrated Guidance and Control for UAVs: A Survey”. Annual Reviews in Control, (2021).
[11]. W. Wang, M. Wu, Z. Chen, and X. Liu. “Integrated Guidance-and-Control Design for Three-Dimensional Interception Based on Deep-Reinforcement-Learning”. Aerospace, vol. 10, no. 2, (2023).
[12]. Tran, H., Tran, D., Nguyen, V., Do, H., and Nguyen, M. “A novel framework of modelling, control, and simulation for autonomous quadrotor UAVs utilizing Arduino Mega”. Wireless Communications and Mobile Computing, 2022, 3044520, (2022).
