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1、27卷第2期計(jì)算機(jī)仿真2010年2月文章編號(hào)：1006—9348(2010)02—0101—03分布式多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制系統(tǒng)仿真李廣文，蔣正雄，賈秋玲(西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安710072)摘要：研究一種能夠控制多無(wú)人機(jī)編隊(duì)的分布式控制方法，采用無(wú)人機(jī)的動(dòng)態(tài)方程轉(zhuǎn)化為跟隨機(jī)和領(lǐng)航機(jī)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)與希望的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)問(wèn)的誤差模型，然后設(shè)計(jì)了前饋控制器以使誤差模型的平衡點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)，最后采用反推法設(shè)計(jì)了反饋控制器以鎮(zhèn)定坐標(biāo)原點(diǎn)的平衡點(diǎn)。上述方法將領(lǐng)航機(jī)的信息視為外部系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)，為前饋控制器部分設(shè)計(jì)了內(nèi)部模型以補(bǔ)償這螳外
2、部信號(hào)的作用。同時(shí)還設(shè)計(jì)了能夠估計(jì)所有誤差信號(hào)的狀態(tài)觀測(cè)器以實(shí)現(xiàn)需要拿部誤差信息的反饋控制器。算例仿真表明了應(yīng)用編隊(duì)控制律，各元人機(jī)能夠較快地形成希望的隊(duì)列，并按希望隊(duì)形穩(wěn)定飛行，驗(yàn)證了前饋加反饋的編隊(duì)控制方法的有效性。關(guān)鍵詞：多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)；編隊(duì)控制；內(nèi)部模型；狀態(tài)觀測(cè)器中圖分類號(hào)：TPl3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ASimulationofDistributedFormationControlSystemforMultipleUAVsLIGuang—wen，JIANGZheng—xiong，JIAQiu—ling(CollegeofAut
3、omation，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’鋤Shanxi710072，China)ABSTRACT：AnewdistributedeontmlmethodfortlleformationcontrolofmultipleUAVsispresented．ThedyrnamieequationofUAVisfirstlytransformedinto明errormodelofthedesiredrelativemovingsignalsandtheactualoneswhicha
4、rebetweentheleaderUAVandtllefollowerUAV．Afoedforwardcontrolleristhendesignedtomaketheerrormodelbeinequilibriumatzero．Finallyafeedbackcontrollerisstudiedbybacksteppingwaytokeeptheequihbriumstable．Inaddition．thismethodconsiderstheleaderUAV’ssignalsa8signalsproducedby蛐
5、externalsystem．Anin—temalmodelisdesignedforthefeedforwardcontrollertocompensatetheeffectofthesesignals；whileastateobserverisdesignedtoestimatealltheerrorsignalstorealizethefeedbackcontroller．Numericalsimulationprovesthevalidityoftheproposedfeedforward／feedbaekformat
6、ioncontrollaw．KEYWORDS：MultipleUAVs；Formationcontrol；InternalmodeI；Stateobserverl引言近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，多個(gè)無(wú)人自主式的機(jī)構(gòu)協(xié)同地工作已經(jīng)成為叮能，而且得到了越來(lái)越多的使用，多個(gè)無(wú)人自主式的機(jī)構(gòu)協(xié)同地工作可以完成單一自主體難以完成的任務(wù)。這樣，就產(chǎn)生了多自主體的編隊(duì)控制的問(wèn)題。目前，對(duì)于多自主體編隊(duì)問(wèn)題的研究，文獻(xiàn)中提出的方法主要有跟隨領(lǐng)航者法?、基于行為的方法拉o、虛擬結(jié)構(gòu)法口1、利用人工勢(shì)函數(shù)的方法卜1和利用圖論的知識(shí)
7、分析設(shè)計(jì)一致協(xié)同協(xié)議的方法153。本文提出一種能夠控制多無(wú)人機(jī)編隊(duì)的分布式控制方法，通過(guò)設(shè)計(jì)嵌入內(nèi)部模型的收稿日期：2008—11—16修回日期：2008一ll～29前饋控制器和基于觀測(cè)器的反饋控制器，實(shí)現(xiàn)了多無(wú)人機(jī)的編隊(duì)控制。2編隊(duì)飛行的運(yùn)動(dòng)模型考慮凡個(gè)無(wú)人機(jī)Z(i=O，?，n一1)組成的系統(tǒng)，各無(wú)人機(jī)的動(dòng)態(tài)模型由下式描述f?釧一08見(jiàn)江o，?，n—l(1)L～2v,sin0i式中，(rxi，～)、口。和Oi分別是第i個(gè)無(wú)人機(jī)的位置、速度和航向角。假設(shè)1：q和0。可由駕駛儀控制，控制律為i=0，?，n一1(2)．———101
8、．．——u¨一％a，～，～■口^A一II=．％．研rI_J‘_L式中，A。>O，A。>o，％和以是命令信號(hào)。選擇無(wú)人機(jī)F為領(lǐng)航機(jī)，其余凡一1個(gè)是跟隨機(jī)苫，i=1，?，n一1。取P；是跟隨機(jī)Z和領(lǐng)航機(jī)的間距，P；=√(k—k)’+r“一r，0)2；屯=0f一00；以表示領(lǐng)航機(jī)速
