Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

LoL-NMPC: Low-Level Dynamics Integration in Nonlinear Model Predictive Control for Unmanned Aerial Vehicles

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21230%2F25%3A00387312" target="_blank" >RIV/68407700:21230/25:00387312 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://doi.org/10.1109/IROS60139.2025.11246583" target="_blank" >https://doi.org/10.1109/IROS60139.2025.11246583</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1109/IROS60139.2025.11246583" target="_blank" >10.1109/IROS60139.2025.11246583</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    LoL-NMPC: Low-Level Dynamics Integration in Nonlinear Model Predictive Control for Unmanned Aerial Vehicles

  • Popis výsledku v původním jazyce

    In this paper, we address the problem of tracking high-speed agile trajectories for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), where model inaccuracies can lead to large tracking errors. Existing Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) methods typically neglect the dynamics of the low-level flight controllers such as underlying PID controller present in many flight stacks, and this results in suboptimal tracking performance at high speeds and accelerations. To this end, we propose a novel NMPC formulation, LoL-NMPC, which explicitly incorporates low-level controller dynamics and motor dynamics in order to minimize trajectory tracking errors while maintaining computational efficiency. By leveraging linear constraints inside low-level dynamics, our approach inherently accounts for actuator constraints without requiring additional reallocation strategies. The proposed method is validated in both simulation and real-world experiments, demonstrating improved tracking accuracy and robustness at speeds up to 98.57 km h-1 and accelerations of 3.5 g. Our results show an average 21.97 % reduction in trajectory tracking error over standard NMPC formulation, with LoL-NMPC maintaining real-time feasibility at 100 Hz on an embedded ARM-based flight computer.

  • Název v anglickém jazyce

    LoL-NMPC: Low-Level Dynamics Integration in Nonlinear Model Predictive Control for Unmanned Aerial Vehicles

  • Popis výsledku anglicky

    In this paper, we address the problem of tracking high-speed agile trajectories for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), where model inaccuracies can lead to large tracking errors. Existing Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) methods typically neglect the dynamics of the low-level flight controllers such as underlying PID controller present in many flight stacks, and this results in suboptimal tracking performance at high speeds and accelerations. To this end, we propose a novel NMPC formulation, LoL-NMPC, which explicitly incorporates low-level controller dynamics and motor dynamics in order to minimize trajectory tracking errors while maintaining computational efficiency. By leveraging linear constraints inside low-level dynamics, our approach inherently accounts for actuator constraints without requiring additional reallocation strategies. The proposed method is validated in both simulation and real-world experiments, demonstrating improved tracking accuracy and robustness at speeds up to 98.57 km h-1 and accelerations of 3.5 g. Our results show an average 21.97 % reduction in trajectory tracking error over standard NMPC formulation, with LoL-NMPC maintaining real-time feasibility at 100 Hz on an embedded ARM-based flight computer.

Klasifikace

  • Druh

    D - Stať ve sborníku

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20204 - Robotics and automatic control

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název statě ve sborníku

    IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

  • ISBN

    979-8-3315-4393-8

  • ISSN

    2153-0858

  • e-ISSN

    2153-0866

  • Počet stran výsledku

    8

  • Strana od-do

    1186-1193

  • Název nakladatele

    Institute of Electrical and Electronics Engineers

  • Místo vydání

    Beijing

  • Místo konání akce

    Hangzhou

  • Datum konání akce

    19. 10. 2025

  • Typ akce podle státní příslušnosti

    WRD - Celosvětová akce

  • Kód UT WoS článku

    001727409500126