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《多無人機(jī)編隊(duì)航行方向集中優(yōu)化控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第34卷第5期計(jì)算機(jī)仿真2017年5月文章編號(hào)：1006—9348(2017)05—0092—04多無人機(jī)編隊(duì)航行方向集中優(yōu)化控制研究周紹磊，祁亞輝，康宇航，閆實(shí)(海軍航空工程學(xué)院控制工程系，山東煙臺(tái)264001)摘要：對(duì)多無人機(jī)編隊(duì)航行方向集中優(yōu)化控制進(jìn)行了研究，解決無人機(jī)間最少信息交互時(shí)的控制器設(shè)計(jì)問題。針對(duì)編隊(duì)中存在無人機(jī)無法直接獲取leader信息，只能依靠鄰居無人機(jī)進(jìn)行編隊(duì)飛行的情況，設(shè)計(jì)了一致性的編隊(duì)控制器，利用圖論方法對(duì)通信拓?fù)溥M(jìn)行建模，通過對(duì)圖的Laplacian矩陣特定形式的分解和變量代換，將多無人機(jī)系統(tǒng)的編隊(duì)問題轉(zhuǎn)化成整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2、問題。得到了基于較低維度線性矩陣不等式條件的控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，對(duì)控制器進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明本文所提控制方法只需多無人機(jī)間通信拓?fù)浒粭l有向生成樹，就能夠使多無人機(jī)系統(tǒng)的形成編隊(duì)并且整體航向方向趨于一致。關(guān)鍵詞：無人機(jī)；編隊(duì)；一致性；有向圖中圖分類號(hào)：V271．4；TPl3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BFormationControlofUnmannedAerialVehiclesinMovingDirectionZHOUShao-lei，QIYa-hui，KANGYu-hang，YANShi(DepartmentofControlEngineering，Naval
3、AeronauticalandAstronauticalUniversity，YantaiShandong264000，China)ABSTRACT：FormationcontrolforUnmannedAerialVehicle(UAV)systemsinmovingdirectionisinvestigated，withleastrelativeneighborUAVinformation．Aprotocolwasproposedusingconsensusmethod，inwhichthegraphtheoryisusedtomodelthecom
4、municationtopology．TheformationproblemwasfinallytransferredintoastablizationproblembasedondecompositionofLaplacianmatrixandvariabletransformation．Amethodofdesigningthecontrolgainmatrixwaspresentedbysovlingalinearmatrixinequality．Thetheoreticalresultsarevalidatedbynumericalsire—ul
5、ationsthattheUAVsunderdirectedcommunicationtopology,withatleastonedirectedspanningtreecanachieveformationinmovingdirection．KEYWORDS：UAV；Formation；Consensus；Directedtopologiesl引言近年來，多無人機(jī)系統(tǒng)的編隊(duì)控制問題因其在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景而吸引了大量學(xué)者進(jìn)行研究．并取得了大量成果[1，“．但是大多數(shù)編隊(duì)控制問題都是研究單機(jī)控制器設(shè)計(jì)或者編隊(duì)轉(zhuǎn)換策略制定．忽略了無人機(jī)間的
6、信息獲取關(guān)系對(duì)編隊(duì)的影響，文獻(xiàn)[3，4]分別用PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法設(shè)計(jì)編隊(duì)控制器，實(shí)則是對(duì)長機(jī)狀態(tài)的跟蹤控制。當(dāng)編隊(duì)數(shù)量巨大?；蛘呔庩?duì)經(jīng)常變換時(shí)。各無人機(jī)不一定能實(shí)時(shí)獲取leader無人機(jī)位置，甚至存在沒有具體leader無人機(jī)的編隊(duì)飛行。這時(shí)就需要依靠無人機(jī)間建立的通信網(wǎng)絡(luò)傳遞狀態(tài)信息，由此達(dá)到編隊(duì)飛行。這種情況下，無人機(jī)之間信息傳遞的通信網(wǎng)絡(luò)也必然對(duì)編隊(duì)控制產(chǎn)生影響?；谝恢滦缘木庩?duì)控制方法就是通過通信網(wǎng)絡(luò)中鄰居收稿日期：2016—06—16修回日期：2016—06—29—92一狀態(tài)信息，使群體系統(tǒng)達(dá)到一致，現(xiàn)在也被廣泛的應(yīng)用在編隊(duì)控制中。文獻(xiàn)『5
7、]系統(tǒng)地介紹了一致性方法在二階積分系統(tǒng)編隊(duì)控制中的應(yīng)用，并且表明基于行為的[6]、leader—folio—wer[71和基于虛擬結(jié)構(gòu)[8]的編隊(duì)控制方法都可以認(rèn)為是基于一致性方法的特例。隨后作者在文獻(xiàn)f9]中將理論方法應(yīng)用于多機(jī)器人系統(tǒng)。文獻(xiàn)[10]給出了無向圖下，二階系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)控制的充分條件。文獻(xiàn)[11]解決了一類特殊的高階線性系統(tǒng)的編隊(duì)控制，實(shí)則是對(duì)二階系統(tǒng)的結(jié)論的推廣。文獻(xiàn)[12，13]分別對(duì)二階和高階線性系統(tǒng)的時(shí)變編隊(duì)控制進(jìn)行研究，得出了編隊(duì)實(shí)現(xiàn)的充分條件．并給出了相應(yīng)的控制器設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[9—12]從不同方面用一致性方法實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)或其
8、它多智能體的編隊(duì)控制，但是大都限定系統(tǒng)間通信拓?fù)錇闊o向圖，就是說無人機(jī)間信息獲取
