論文の概要: Path-Following Guidance for Unmanned Aerial Vehicle with Bounded Lateral Acceleration

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27177v1
• Date: Sat, 28 Mar 2026 07:28:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:44.828588
• Title: Path-Following Guidance for Unmanned Aerial Vehicle with Bounded Lateral Acceleration
• Title（参考訳）: 横方向加速度境界を有する無人航空機の経路追従誘導
• Abstract要約: 本稿では, 無人航空機の3次元経路追従誘導問題について, 明示的アクチュエータ制約下での考察を行う。 ネストした飽和度に基づく制御技術を用いて非線形誘導フレームワークを開発した。 提案手法は,クロストラック誤差の指数収束を0に保ちながら,有界制御入力を保証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4477778415264126
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper addresses the three-dimensional path-following guidance problem for unmanned aerial vehicles under explicit actuator constraints. Unlike conventional approaches that assume unbounded control inputs or handle saturation heuristically, the proposed method incorporates bounded lateral acceleration directly into the guidance design. A nonlinear guidance framework is developed employing a nested saturation-based control technique. The proposed guidance strategy guarantees bounded control inputs while ensuring exponential convergence of cross-track errors to zero. The formulation is applicable to general smooth paths and is systematically extended from planar to three-dimensional scenarios using a path-tangent coordinate framework. Rigorous stability analysis based on Lyapunov theory establishes convergence and feasibility properties of the closed-loop system. Numerical simulations on representative paths, including straight-line, circular, and sinusoidal paths, demonstrate that the proposed method achieves superior tracking performance, reduced control effort, and robustness against disturbances compared to existing guidance laws. The simplicity of the design and its compatibility with practical actuator limits make it suitable for real-world UAV applications.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 無人航空機の3次元経路追従誘導問題について, 明示的アクチュエータ制約下での考察を行う。 非有界制御入力を仮定したり飽和をヒューリスティックに扱う従来の手法とは異なり、提案手法は有界横加速度を直接誘導設計に組み込む。 ネストした飽和度に基づく制御技術を用いて非線形誘導フレームワークを開発した。 提案手法は,クロストラック誤差の指数収束を0に保ちながら,有界制御入力を保証する。 定式化は一般の滑らかな経路に適用でき、経路接点座標フレームワークを用いて平面から3次元のシナリオに体系的に拡張される。 リアプノフ理論に基づく厳密な安定性解析は閉ループ系の収束性と実現性を確立する。 直線, 円, 正弦波経路を含む代表経路の数値シミュレーションにより, 提案手法が従来の誘導法に比べて優れた追従性能, 制御労力の低減, 乱れに対する堅牢性を実現することを示した。 設計の単純さと実用的なアクチュエータとの互換性は、実際のUAVアプリケーションに適している。

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