Hybrid control of a multi-agent UAV fleet for formation flight with Dec-POMDP

Abstract

Voo em formação e controle cooperativo de múltplos VANTs têm sido áreas de estudo de grande interesse das pesquisas mais recentes. Enquanto diversos métodos estão sendo criados para rastreamento fino de referência e formação, muitos empecilhos ainda precisam ser superados tais como descentralização, comunicação confiável, divisão de tarefas, evitamento de colisões e autonomia. Neste cenário, este trabalho propõe um sistema de controle híbrido para ser usado no voo em formação de múltiplos VANTs de asa-fixa, aumentando a performance e eficiência do grupo por permitir que este planeje e controle a frota através de comandos discretos e contínuos. Para contornar o problema da centralização, o método de planejamento Dec-POMDP foi utilizado, de modo a evitar a confiabilidade em um nó central de tomada de decisão, como um líder ou uma estação em terra. Através do uso deste algoritmo, este método também considera transições e observações estocásticas para permitir uma tomada de decisão eficiente mesmo em ambientes ruidosos e incertos. Além disso, a implementação deste sistema em uma malha externa permite reduzir o tempo computacional. Através de simulações, o sistema proposto como uma topologia chaveada entre a política Dec-POMDP e controles PID foi comparada com outros métodos da literatura e apresentou uma performance satisfatória para o voo em formação.