論文の概要: Control of Fully Actuated Aerial Vehicles: A Comparison of Model-based and Sensor-based Dynamic Inversion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12071v1
- Date: Tue, 12 May 2026 12:58:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-13 21:48:56.866913
- Title: Control of Fully Actuated Aerial Vehicles: A Comparison of Model-based and Sensor-based Dynamic Inversion
- Title（参考訳）: フルアクティベートエアロビーの制御:モデルベースとセンサ型ダイナミックインバージョンの比較
- Authors: Ali Sidar Yilmaz, Buday Turan, Lukas Pries, Markus Ryll,
- Abstract要約: 完全に作動した マルチロータープラットフォーム 車両の姿勢から 翻訳力の生成を分離する
本稿では, モデルベース非線形動的インバージョンコントローラ (Geometric NDI) とセンサベースインクリメンタル動的インバージョンコントローラ (INDI) を比較した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.229769300329017
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Fully actuated multirotor platforms decouple translational force generation from vehicle attitude, enabling independent control of position and orientation and shifting performance limitations from attitude authority to actuator dynamics and control effectiveness. This paper compares a model-based nonlinear dynamic inversion controller (geometric NDI) with a sensor-based incremental dynamic inversion controller (INDI) on a fixed-tilt fully actuated hexarotor. Both controllers share an identical outer-loop structure and are both executed at 500 Hz; therefore, performance differences can be attributed primarily to the inversion strategy. Controller performance is evaluated in five experiments covering attitude step tracking under nominal conditions and under a 50% mismatch in the rotor force coefficient, hover disturbance rejection under an external lateral load, waypoint tracking in the presence of wind gust disturbances, reduced control frequency, and injected sensor degradation. The results show that INDI offers clear advantages under parameter mismatch, gust disturbances, and sensor degradation, and maintains lower position errors across the controller-frequency sweep. However, its advantages are not universal: geometric NDI yields better attitude tracking at reduced control frequencies. To the authors' best knowledge, this work presents the first experimental validation of a full pose tracking INDI controller with decoupled translational and rotational dynamics. These findings highlight the trade-off between measurement-based and model-based inversion for robust control and rapid deployment of fully actuated UAVs.
- Abstract（参考訳）: 完全にアクティベートされたマルチロータプラットフォームは、車両の姿勢から翻訳力の生成を分離し、位置と方向の独立的な制御を可能にし、性能制限を姿勢権限からアクチュエータのダイナミクスと制御の有効性にシフトさせる。
本稿では, モデルベース非線形動的インバージョンコントローラ (Geometric NDI) とセンサベースインクリメンタル動的インバージョンコントローラ (INDI) を比較した。
両コントローラは同一の外ループ構造を共有し、どちらも500Hzで実行されるため、性能の違いは主に反転戦略に起因する。
制御性能は, 風速変動の有無, 制御周波数の低減, センサ劣化の注入により, ロータ力係数の50%のミスマッチ, 外部荷重下でのホバリング外乱の拒絶, 風速変動の有無によるウェイポイント追尾, 制御周波数の低減, およびセンサ劣化をカバーした5つの実験で評価された。
以上の結果から,INDIはパラメータミスマッチ,ガスト障害,センサ劣化に対して明らかな優位性を示し,制御周波数スイープの低い位置誤差を維持できることがわかった。
しかし、その利点は普遍的ではなく、幾何的NDIは制御周波数の低減によるより優れた姿勢追跡をもたらす。
著者らの知る限り、本研究は翻訳力学と回転力学を分離したフルポーズトラッキングINDIコントローラの実験的な検証を初めて行ったものである。
これらの結果は、ロバスト制御のための計測ベースとモデルベースインバージョン間のトレードオフと、完全作動型UAVの迅速な展開を浮き彫りにした。
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