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《分布式多無人機編隊控制系統(tǒng)仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、27卷第2期計算機仿真2010年2月文章編號：1006—9348(2010)02—0101—03分布式多無人機編隊控制系統(tǒng)仿真李廣文，蔣正雄，賈秋玲(西北工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院，陜西西安710072)摘要：研究一種能夠控制多無人機編隊的分布式控制方法，采用無人機的動態(tài)方程轉(zhuǎn)化為跟隨機和領(lǐng)航機間相對運動信號與希望的相對運動信號問的誤差模型，然后設(shè)計了前饋控制器以使誤差模型的平衡點位于坐標原點，最后采用反推法設(shè)計了反饋控制器以鎮(zhèn)定坐標原點的平衡點。上述方法將領(lǐng)航機的信息視為外部系統(tǒng)產(chǎn)生的信號，為前饋控制器部分設(shè)計了內(nèi)部模型以補償這螳外
2、部信號的作用。同時還設(shè)計了能夠估計所有誤差信號的狀態(tài)觀測器以實現(xiàn)需要拿部誤差信息的反饋控制器。算例仿真表明了應(yīng)用編隊控制律，各元人機能夠較快地形成希望的隊列，并按希望隊形穩(wěn)定飛行，驗證了前饋加反饋的編隊控制方法的有效性。關(guān)鍵詞：多無人機系統(tǒng)；編隊控制；內(nèi)部模型；狀態(tài)觀測器中圖分類號：TPl3文獻標識碼：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，隨著計算機技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，多個無人自主式的機構(gòu)協(xié)同地工作已經(jīng)成為叮能，而且得到了越來越多的使用，多個無人自主式的機構(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控制的問題。目前，對于多自主體編隊問題的研究，文獻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、利用人工勢函數(shù)的方法卜1和利用圖論的知識
7、分析設(shè)計一致協(xié)同協(xié)議的方法153。本文提出一種能夠控制多無人機編隊的分布式控制方法，通過設(shè)計嵌入內(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器的反饋控制器，實現(xiàn)了多無人機的編隊控制。2編隊飛行的運動模型考慮凡個無人機Z(i=O，?，n一1)組成的系統(tǒng)，各無人機的動態(tài)模型由下式描述f?釧一08見江o，?，n—l(1)L～2v,sin0i式中，(rxi，～)、口。和Oi分別是第i個無人機的位置、速度和航向角。假設(shè)1：q和0?？捎神{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。選擇無人機F為領(lǐng)航機，其余凡一1個是跟隨機苫，i=1，?，n一1。取P；是跟隨機Z和領(lǐng)航機的間距，P；=√(k—k)’+r“一r，0)2；屯=0f一00；以表示領(lǐng)航機速
