恭喜南京航空航天大学;北京清航紫荆装备科技有限公司乔毅涛获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学;北京清航紫荆装备科技有限公司申请的专利一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119024857B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411517653.7,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法是由乔毅涛;邓兴婷;李爽;李京阳;黄旭星;杨彬设计研发完成,并于2024-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于航空航天技术领域,涉及一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法,包括以下步骤:对空地异构集群建立二阶异构跟随者数学模型;设计固定时间扩张状态观测器对未知速度和扰动进行观测与补偿;基于事件触发通信策略来设计分布式固定时间事件触发估计器来估计异构领导者的信息,以便于异构跟随者的追踪控制;基于固定时间扩张状态观测器和分布式固定时间事件触发估计器,设计固定时间事件触发控制协议,使得空地异构集群在固定时间内完成期望的编队队形;本发明提出的基于事件触发策略的固定时间控制方法能为空地异构集群节约通信资源和控制能量,还能保证集群的协同编队控制性能。
本发明授权一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法在权利要求书中公布了:1.一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、通过对由无人车集群和无人机集群组成的异构集群中的任意异构智能体的对应子集的索引角标和状态维度变量进行定义,并桥接异构集群中的无人车和无人机的状态维度变量,借助对应子集的状态维度变量,建立表征不同自由度特点的二阶空地异构跟随者动力学模型,并根据对应子集的索引角标来确定异构领导者的二阶空地异构领导者动力学模型;S2:在考虑速度测量受到限制和遭受未知环境扰动影响的条件下,设计固定时间扩张状态观测器,对异构跟随者自身不可测量的速度和遭受未知环境的扰动进行观测与补偿;S3:根据异构跟随者与异构领导者分布式的信息传输特性,基于事件触发通信策略来设计分布式固定时间事件触发估计器,使每一个异构跟随者都能对异构领导者的状态和输入进行估计,以实现对异构领导者的协同跟踪;S4:利用步骤S2设计的固定时间扩张状态观测器和步骤S3设计的分布式固定时间事件触发估计器,通过事件触发执行器策略来设计固定时间事件触发协同编队控制协议,控制每一个异构跟随者在固定时间内完成形成期望编队队形的任务;其中,所述二阶空地异构跟随者动力学模型描述为: ;式中,,,,和分别为第i个异构跟随者智能体的位置,速度,控制输入以及未知扰动向量;和为异构跟随者系统矩阵;和分别为位置变量和速度变量的动力学;表示维度为的实数向量集合;为所有异构跟随者的索引集合;所述二阶空地异构领导者动力学模型描述为: ;式中,和分别为位置向量和速度向量的动力学;为维度的实数向量集合;,,和分别为领导者的位置,速度以及输入向量;所述固定时间扩张状态观测器描述为: ;式中,为位置向量的估计误差;,和分别为第i个异构跟随者智能体的对自身的位置,速度和未知扰动的观测变量;,和分别为对应位置,速度和扰动的动力学;参数和分别设置为和,其中,,并且和;此外,需要设计系数和分别使得如下两个矩阵是Hurwitz的: ;所述分布式固定时间事件触发估计器描述为: ;式中,,和分别为第i个异构跟随者对领导者的位置,速度和输入的估计动力学模型;,和分别为第i个异构跟随者在事件触发通信时刻向其邻居集广播的估计值;为第i个异构跟随者最近的触发时刻,并且;,和分别为位置,速度,以及输入局部触发估计误差;,和分别为第i个异构跟随者接收的其邻居j最近触发估计值,为其邻居j最近的事件触发通信时刻;表示第i个异构跟随者和其第j个邻居之间的连接权重,表示第i个异构跟随者与领导者之间的连接权重;,,和;所述事件触发通信策略描述为: ;式中,代表维度;且 ; ,, ;,和分别为位置,速度和输入的估计误差;事件触发函数,和的设计如下: ;式中,;所述固定时间事件触发协同编队控制协议以及事件触发执行器策略分别设计如下: ;式中,和分别为第i个异构跟随者的虚拟速度控制信号和实际的控制信号;,,,,和;为中间控制信号在触发时刻的值;为第i个异构跟随者控制器的触发时刻;为其下个事件触发时刻;定义为第i个异构跟随者控制器的测量误差且为其第j个元素;为自适应的可调参数,其初值为,并且为其动力学;,,,,和;连续的中间控制信号设计如下: ;式中,;为虚拟速度追踪误差;为时变偏移速度的一阶导数;为虚拟速度控制信号的一阶导数;为状态维度匹配矩阵;,;为可调的正参数;其余变量的定义和上述一致。
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