基于多智能体系统一致性理论的固定翼无人机编队控制

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kalagou
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
固定翼无人机由于其飞行速度快、续航时间长以及载重量大等特点,在侦察探测、物资运送等军民领域有着广阔的应用前景,尤其是军事领域。当前,各国都在跟进和加强对无人机领域的研发投入。多无人机协同会产生“1+1>2”的团队合作效果,固定翼无人机编队相比于单架无人机,有着探测范围广,对时间和能源利用效率高,任务完成率高等诸多优势。本文针对固定翼无人机,基于多智能体系统一致性理论设计了一种带有线速度约束的编队控制策略,可实现编队的形成与保持,姿态同步并跟踪目标轨迹。固定翼无人机有最大和最小正线速度的限制,这是因为固定翼无人机在空中只能向前飞行,不能后退或者在空中悬停,所以其线速度要约束在两个正值之间,本文的控制策略满足这一特殊的速度约束。此外,本文的编队控制策略包括集中式和分布式这两种模式,其中分布式意味着不需要集中的分配调度,各个无人机只需和相邻无人机进行通信即可完成包括队形生成、姿态同步以及目标轨迹跟踪等编队任务。具体工作如下:(1)针对表征固定翼无人机动力系统的unicycle模型,基于多智能体系统一致性理论和虚拟领导者编队构架,设计了一种带线速度约束的集中式编队控制策略,可以实现编队的生成、保持,姿态同步并跟踪目标轨迹。该控制器加强了无人机和邻居之间的耦合,允许在无人机群中建立较为灵活的信息流而不增加系统分析的难度,同时满足最大和最小正线速度约束,将无人机的线速度约束在两个正值之间。(2)基于多智能体系统固定时间跟踪一致性理论,设计编队状态观测器对上述集中式的编队控制策略进行改进,提出一种带线速度约束的分布式编队控制策略。各无人机只通过和邻居进行通信,在固定时间内观测到目标轨迹的信息,从而仅依靠局部通信即可实现编队,姿态同步并跟踪目标轨迹。同时,该分布式编队控制策略依然满足最大和最小正线速度约束。对于所设计的带有线速度约束的固定翼无人机编队控制策略,本文均给出严格的数学证明。一些数值仿真的算例也验证了本文所设计控制算法的有效性。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位