論文の概要: Nonlinear Predictive Control of the Continuum and Hybrid Dynamics of a Suspended Deformable Cable for Aerial Pick and Place

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17199v1
• Date: Thu, 19 Feb 2026 09:38:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.565241
• Title: Nonlinear Predictive Control of the Continuum and Hybrid Dynamics of a Suspended Deformable Cable for Aerial Pick and Place
• Title（参考訳）: 空中ピック・プレース用サスペンション形ケーブルの連続・ハイブリッドダイナミクスの非線形予測制御
• Authors: Antonio Rapuano, Yaolei Shen, Federico Califano, Chiara Gabellieri, Antonio Franchi,
• Abstract要約: 本稿では、偏微分方程式(PDE)に基づく高忠実度モデルとリアルタイム制御に適した低次表現を組み合わせたケーブルの空中操作のための枠組みを提案する。 このフレームワークは、吊り下げられたフレキシブルケーブルを運ぶ無人航空機(UAV)のリアルタイムかつダイナミックス対応制御を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.356242302111724
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents a framework for aerial manipulation of an extensible cable that combines a high-fidelity model based on partial differential equations (PDEs) with a reduced-order representation suitable for real-time control. The PDEs are discretised using a finite-difference method, and proper orthogonal decomposition is employed to extract a reduced-order model (ROM) that retains the dominant deformation modes while significantly reducing computational complexity. Based on this ROM, a nonlinear model predictive control scheme is formulated, capable of stabilizing cable oscillations and handling hybrid transitions such as payload attachment and detachment. Simulation results confirm the stability, efficiency, and robustness of the ROM, as well as the effectiveness of the controller in regulating cable dynamics under a range of operating conditions. Additional simulations illustrate the application of the ROM for trajectory planning in constrained environments, demonstrating the versatility of the proposed approach. Overall, the framework enables real-time, dynamics-aware control of unmanned aerial vehicles (UAVs) carrying suspended flexible cables.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、偏微分方程式(PDE)に基づく高忠実度モデルとリアルタイム制御に適した低次表現を組み合わせた拡張性ケーブルの空中操作のための枠組みを提案する。 PDEは有限差分法を用いて離散化され、計算複雑性を著しく低減しつつ、支配的な変形モードを保持する縮小次モデル(ROM)を抽出するために適切な直交分解を用いる。 このROMに基づいて、非線形モデル予測制御スキームを定式化し、ケーブル振動を安定化し、ペイロードアタッチメントや離線などのハイブリッドトランジションを処理できる。 シミュレーションの結果、ROMの安定性、効率、堅牢性、および様々な動作条件下でのケーブル力学の制御におけるコントローラの有効性が確認された。 追加のシミュレーションでは、制約された環境における軌道計画へのROMの適用を示し、提案手法の汎用性を実証している。 全体として、このフレームワークは、吊り下げられたフレキシブルケーブルを運ぶ無人航空機(UAV)のリアルタイム動的制御を可能にする。

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