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Leader-Following Consensus and Formation Control of VTOL-UAVs with Event-Triggered Communications †

Authors :
Victor R. Gonzalez-Diaz
Sylvain Durand
W. Fermin Guerrero-Sánchez
A. Vega-Alonzo
J. Fermi Guerrero-Castellanos
Nicolas Marchand
Josefina Castañeda-Camacho
Facultad de Ciencias de la Electrónica [Puebla] (FCE BUAP)
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP)
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube)
Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
GIPSA - Systèmes non linéaires et complexité (GIPSA-SYSCO)
Département Automatique (GIPSA-DA)
Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
TOBACCO-ECOS NORD
Marchand, Nicolas
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Sensors, Volume 19, Issue 24, Sensors, MDPI, 2019, 19 (24), ⟨10.3390/s19245498⟩, Sensors, 2019, 19 (24), ⟨10.3390/s19245498⟩, Sensors (Basel, Switzerland)
Publication Year :
2019
Publisher :
Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2019.

Abstract

This article presents the design and implementation of an event-triggered control approach, applied to the leader-following consensus and formation of a group of autonomous micro-aircraft with capabilities of vertical take-off and landing (VTOL-UAVs). The control strategy is based on an inner&ndash<br />outer loop control approach. The inner control law stabilizes the attitude and position of one agent, whereas the outer control follows a virtual leader to achieve position consensus cooperatively through an event-triggered policy. The communication topology uses undirected and connected graphs. With such an event-triggered control, the closed-loop trajectories converge to a compact sphere, centered in the origin of the error space. Furthermore, the minimal inter-sampling time is proven to be below bounded avoiding the Zeno behavior. The formation problem addresses the group of agents to fly in a given shape configuration. The simulation and experimental results highlight the performance of the proposed control strategy.

Details

Language :
English
ISSN :
14248220
Database :
OpenAIRE
Journal :
Sensors
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3a3814114fe169cd16e97d8cf564ae60
Full Text :
https://doi.org/10.3390/s19245498