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Addressing Unmodeled Path-Following Dynamics via Adaptive Vector Field: A UAV Test Case

Fari, Stefano und Wang, Ximan und Roy, Spandan und Baldi, Simone (2019) Addressing Unmodeled Path-Following Dynamics via Adaptive Vector Field: A UAV Test Case. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 56 (2), Seiten 1613-1622. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TAES.2019.2925487. ISSN 0018-9251.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8747462

Kurzfassung

The actual performance of model-based path-following methods for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) show considerable dependence on the wind knowledge and on the fidelity of the dynamic model used for design. This work analyzes and demonstrates the performance of an adaptive Vector Field (VF) control law which can compensate for the lack of knowledge of the wind vector and for the presence of unmodelled course angle dynamics. Extensive simulation experiments, calibrated on a commercial fixed-wing UAV and proven to be realistic, show that the new VF method can better cope with uncertainties than its standard version. In fact, while the standard VF approach works perfectly for ideal first-order course angle dynamics (and perfect knowledge of the wind vector), its performance degrades in the presence of unknown wind or unmodelled course angle dynamics. On the other hand, the estimation mechanism of the proposed adaptive VF effectively compensates for wind uncertainty and unmodelled dynamics, sensibly reducing the path-following error as compared to the standard VF.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/129082/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Addressing Unmodeled Path-Following Dynamics via Adaptive Vector Field: A UAV Test Case
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fari, StefanoStefano.Fari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5595-6905NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, XimanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roy, SpandanNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2238-9542NICHT SPEZIFIZIERT
Baldi, Simones.baldi (at) tudelft.nlhttps://orcid.org/0000-0001-9752-8925NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juni 2019
Erschienen in:IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:56
DOI:10.1109/TAES.2019.2925487
Seitenbereich:Seiten 1613-1622
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
ISSN:0018-9251
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aerodynamics dynamics, Unmanned aerial vehicles, Adaptation Control Adaptive Vector Field , fixed-wing UAV, path-following, unmodelled course angle dynamics
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Optische Navigation auf hybrider Avionikarchitektur
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Fari, Stefano
Hinterlegt am:13 Sep 2019 12:16
Letzte Änderung:21 Nov 2023 13:45

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