申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2021-08-31

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN113741518B

主分类号：G05D1/695

分类号：G05D1/695;G05D109/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.31#授权;2021.12.21#实质审查的生效;2021.12.03#公开

摘要：本发明公开一种基于领航跟随模式的固定翼无人机集群仿射编队控制方法，步骤包括：S1.基于领航跟随者模式，确定固定翼无人机编队中领航者与跟随者，并确定名义编队的构型以及集群的通信拓扑结构，以及计算名义编队的应力矩阵；S2.实时获取固定翼无人机编队中领航者的飞行状态，控制领航者沿期望的飞行轨迹运动，同时控制各领航者之间彼此协同生成期望的编队队形；S3.使用基于应力矩阵的编队跟踪控制律，控制固定翼无人机编队中跟随者跟踪领航者的运动轨迹，同时控制各跟随者在协同控制作用下调整各自无人机之间的相对位置关系，实现目标队形的生成与仿射变换。本发明具有灵活性强、环境适应性以及控制性能好等优点。

主权项：1.一种基于领航跟随模式的固定翼无人机集群仿射编队控制方法，其特征在于，步骤包括：S1.仿射分层控制框架构建：基于领航跟随者模式，确定固定翼无人机编队中领航者与跟随者，并根据任务需求确定名义编队的构型以及集群的通信拓扑结构，以及根据所述通信拓扑结构计算所述名义编队的应力矩阵；S2.领航者编队生成：实时获取固定翼无人机编队中所述领航者的飞行状态，控制所述领航者沿期望的飞行轨迹运动，同时控制各所述领航者之间彼此协同生成期望的编队队形；S3.跟随者编队跟踪：使用基于所述应力矩阵的编队跟踪控制律，控制固定翼无人机编队中所述跟随者跟踪所述领航者的运动轨迹，同时控制各所述跟随者在协同控制作用下调整各自无人机之间的相对位置关系，实现目标队形的生成与仿射变换；所述基于所述应力矩阵的编队跟踪控制律具体按照以下步骤构建得到：实时获取领航者的飞行信息以及邻居无人机的飞行状态信息，所述飞行信息包括位置信息线速度信息vl＝[v1,...,vn1]与角速度信息ωl＝ωi,i∈{1,…,nl}，其中nl为领航者无人机的数目；根据无向图应力与应力矩阵Ω得到其中代表克罗内克积，Id为单位矩阵，即： 其中，定义用于约束控制量的取值范围的饱和函数satx,a,b： 使用所述饱和函数satx,a,b以及所述应力矩阵构建跟随者的所述编队跟踪控制律为： 其中，vi和ωi分别代表无人机i的速度和角速度，vmax和vmin分别代表无人机线速度的上限与下限，ωmax是角速度取值的上限；是由矩阵的第2i-1行和第2i行组成的向量；被定义为其中代表克罗内克积，I2为二阶单位矩阵；pi为无人机集群中无人机i的实际位置，pj为无人机集群中无人机j的实际位置，hi＝[cosθi,sinθi]T，θi表示第i架无人机的航向角。

全文数据：

权利要求：

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