基于分布式共识的多旋翼系统控制：在云层环境下生成飞行编队

《IEEE Systems Journal》：Distributed Consensus-Based Control of Multiquadcopter Systems for Formation Producing Under Cloud Access

多旋翼无人机云协同控制研究：针对间歇性通信设计边缘计算与云调度优化方案，实现无恒定通信的渐进收敛队形控制，验证了计算受限环境下的误差有界控制效果。

　　

摘要：

大规模合作环境监测为机器人技术领域带来了诸多挑战，例如间歇性的网络连接、电力和带宽限制以及交互方之间的通信中断。近年来，移动云计算被引入以解决这些问题，尤其是在编队控制领域。因此，本文研究了在异步访问云的情况下，多旋翼飞行器系统的编队生成控制问题。本文假设旋翼飞行器通过云存储服务进行信息交换，而运动控制计算则在边缘设备上完成。同时，设计了一种调度规则，以在不需要持续通信的情况下提高云访问效率。通过为高度和平移子系统设计基于共识的控制律来实现编队生成，并确保旋翼飞行器的位置渐近收敛到初始值的加权平均值。实验结果表明，经过云访问应用的改进控制器能够实现具有计算误差范围内的实际共识。通过设计一种无“Zeno行为”的调度规则，实现了对云的访问。

引言

自主操作的旋翼飞行器（四旋翼飞行器）因能够进入危险或难以到达的区域而在环境监测中至关重要[1]、[2]。鉴于其资源限制（如能量、计算能力、载荷），合作式的多旋翼系统能够更高效、更可靠地覆盖大面积区域[3]。然而，由于无线通信的间歇性，尤其是在广阔区域内，合作控制面临诸多挑战，导致连接性和能源问题。与传统的主动触发方法不同，我们的方法减少了交互方之间持续通信的需求。