論文の概要: Receding-Horizon Nullspace Optimization for Actuation-Aware Control Allocation in Omnidirectional UAVs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06832v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 19:47:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:42.01149
• Title: Receding-Horizon Nullspace Optimization for Actuation-Aware Control Allocation in Omnidirectional UAVs
• Title（参考訳）: 全方向UAVにおけるアクティベーション・アウェア制御割当の逐次水平ヌル空間最適化
• Authors: Riccardo Pretto, Mahmoud Hamandi, Abdullah Mohamed Ali, Gokhan Alcan, Anthony Tzes, Fares Abu-Dakka,
• Abstract要約: 完全に作動した全方位UAVは、6自由度すべてに沿って力とトルクを独立に制御できる。 従来の制御割当法は、搭載アクチュエータの非対称力学を無視する。 本研究は,非対称運動力学を明示的に取り入れたリテーディングホライズン,アクティベーション・アウェア・アロケーション戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.573972255510259
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fully actuated omnidirectional UAVs enable independent control of forces and torques along all six degrees of freedom, broadening the operational envelope for agile flight and aerial interaction tasks. However, conventional control allocation methods neglect the asymmetric dynamics of the onboard actuators, which can induce oscillatory motor commands and degrade trajectory tracking during dynamic maneuvers. This work proposes a receding-horizon, actuation-aware allocation strategy that explicitly incorporates asymmetric motor dynamics and exploits the redundancy of over-actuated platforms through nullspace optimization. By forward-simulating the closed-loop system over a prediction horizon, the method anticipates actuator-induced oscillations and suppresses them through smooth redistribution of motor commands, while preserving the desired body wrench exactly. The approach is formulated as a constrained optimal control problem solved online via Constrained iterative LQR. Simulation results on the OmniOcta platform demonstrate that the proposed method significantly reduces motor command oscillations compared to a conventional single-step quadratic programming allocator, yielding improved trajectory tracking in both position and orientation.
• Abstract（参考訳）: 完全に作動した全方向のUAVは、6自由度すべてに沿って力とトルクを独立に制御し、アジャイル飛行と空中対話タスクの運用エンベロープを広げる。 しかし、従来の制御割当法は、動力学的操作中に振動運動指令を誘導し軌道追跡を低下させることができるオンボードアクチュエータの非対称力学を無視する。 本研究は,非対称運動力学を明示的に取り入れ,ヌルスペース最適化により過度に運動するプラットフォームの冗長性を生かしたリテーディング・ホライズン,アクチュエーション・アウェア・アロケーション戦略を提案する。 予測地平線上で閉ループ系を前方にシミュレーションすることにより、アクチュエータ誘起振動を予測し、所望の体レンチを正確に保ちながら、モータ指令のスムーズな再分配により抑制する。 この手法は制約付き最適制御問題として定式化され、Constrained Iterative LQRを介してオンラインで解決される。 OmniOcta プラットフォーム上でのシミュレーション結果から,提案手法は従来の1ステップ2段プログラミングアロケータに比べて運動指令の発振を著しく低減し,軌道追従性の向上を図っている。

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