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1、第32卷第9期計算機仿真2015年9月文章編號：1006—9348(2015)09—0066—06基于模糊PID的無人機編隊控制焦林冠，石鵬飛，魏文領(lǐng)(西安飛行自動控制研究所飛控部，，陜西西安710065)摘要：在無人機編隊飛行作的研究中，針對編隊優(yōu)化控制問題，根據(jù)“長機——僚機”跟蹤模式的編隊策略，建立起兩架無人機編隊的數(shù)學(xué)模型。引入模糊控制理論，設(shè)計了采用模糊PID控制律的編隊控制器，解決了傳統(tǒng)PID控制參數(shù)整定后不能改變的問題，控制器中參數(shù)的動態(tài)變化確保了對編隊飛行中無人機的穩(wěn)定控制。仿真結(jié)果顯示，設(shè)計的控制器可以按照相關(guān)指令，控制僚機跟隨長機機動，從而達到期望的相對位置
2、和飛行狀態(tài)，超調(diào)量較小，并且無穩(wěn)態(tài)誤差，證明該控制系統(tǒng)切實可行，具備較強的工程可實現(xiàn)性。關(guān)鍵詞：無人機；飛行控制；編隊飛行中圖分類號：V271．4文獻標識碼：BResearchonFuzzyPIDControlofUAVFormationFlightJIAOLin-guan，SHIPeng-fei，WEIWen—ling(DepartmentofFlightControl，F(xiàn)lightAutomaticControlResearchInstitute，Xi’anShanxi710065，China)ABSTRACT：WithUAVformationflightasapplica
3、tionbackground，formationcontrolmethodWasstudied．BasedonLeader-FollowerModeUAVformationflightcontrolsystem，aUAVformationmathematicalmodelWasbuilt．Withthestudyonthefuzzycontroltheory，aformationcontrollerbasedonfuzzyPIDcontrollawwasdesigned．Theprob—lemthatthetraditionalPIDcontrolparameterscanno
4、tbechangedWassolved，thedynamicchangedparametersincontrollerensuredthestabilityofthecontrolofUAVinformationflight．Thesimulationresultsillustratethatthede—signedcontrollerisabletomanipulatewingaircraftstofollowtheleader’Smotioninordertoachieveexpectedrelativepositionandflyingstatebasedoncorres
5、pondinginstructions，withsmallovershootandnosteadystateerror，whichshowsthatthealgorithmisfeasibleandthecontrollerisequippedwithhighengineeringrealizability．KEYWORDS：UAV；Flightcontrol；Formationflight1引言無人機具有結(jié)構(gòu)簡單，機動性高，航時較長；隱蔽性好，安全性強；成本低廉，適應(yīng)性強等特點，因而在軍事和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。最近幾十年里，無人機相關(guān)技術(shù)的發(fā)展受到越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。而
6、無人機編隊飛行則在單架無人機的基礎(chǔ)之上又極大地拓寬了無人機的應(yīng)用范圍，是近年來無人機技術(shù)的發(fā)展趨勢和研究方向，受到世界各國的廣泛重視?。無人機編隊控制問題是編隊飛行中的重點問題，目前國內(nèi)外已有相應(yīng)的研究針對于飛機的編隊飛行控制問題，BinZuo使用常規(guī)的PID方法進行設(shè)計‘2J，但對無人機編隊飛行中的隊形變換控制沒有進行仿真驗證。西北工業(yè)大學(xué)的朱戰(zhàn)霞完成了X、Y兩個方向上PI控制器的設(shè)計舊J。然而，無人機編隊控制通常容易受到諸多干擾因素的影收稿日期：2014—10—22修回日期：2014—12—04—66一響，傳統(tǒng)的PID控制器參數(shù)整定后不會改變，難以適應(yīng)編隊系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的高動
7、態(tài)變化。采取模糊PID控制律設(shè)計控制器能夠很好地適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部動態(tài)參數(shù)的變化，實時在線調(diào)整參數(shù)數(shù)值，適合處理無人機編隊這樣復(fù)雜的非線性問題，可以很好地提高編隊系統(tǒng)的控制效果。本文中建立了編隊飛行三維模型，設(shè)計的模糊PID控制器，不僅實現(xiàn)了編隊隊形的保持，而且能有效地控制編隊隊形變換。仿真結(jié)果表明了控制的可行性和有效性。2無人機編隊的數(shù)學(xué)模型建立本文的編隊模式采用“長機——僚機”模式，在編隊飛行中，任意兩架無人機之間都存在相對運動，所以通過對兩架編隊的無人機進行分析可以得出多架無人機編隊的數(shù)學(xué)模
