申请/专利权人：西北工业大学深圳研究院;西北工业大学

申请日：2024-03-20

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118259694A

主分类号：G05D1/495

分类号：G05D1/495;G05D1/46;G05D101/10;G05D109/20

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.28#公开

摘要：本发明涉及一种基于积分法和反步法改进的非线性轨迹跟踪控制方法，属于智能体轨迹跟踪领域；首先建立四旋翼无人机的动力学模型；接下来根据三维空间中编队对其期望轨迹跟踪的问题转化为逃避者的轨迹跟踪问题，建立编队逃避者跟踪其期望轨迹的运动学模型；然后根据已建立的模型，设计轨迹跟踪控制器。本发明可以应用于智能体轨迹跟踪领域中，根据设计的四旋翼无人机在追逃模型下追逐者与逃避者的轨迹跟踪控制律，得到稳定的飞行轨迹。

主权项：1.一种基于积分法和反步法改进的非线性轨迹跟踪控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立四旋翼无人机的动力学模型：四旋翼无人机的动力学模型包括位置运动子系统和姿态运动子系统，总模型为： 其中：m表示无人机的质量，Jr无人机各旋翼转子转动惯量和，Jx，Jy，Jz分别是转动惯量Jr沿x、y、z轴的分量，g为重力加速度，φψθ为无人机飞行中的姿态角，τ1τ2τ3为无人机飞行中的姿的态角力矩，T表示运行时间；所述Ωg＝Ω1-Ω2+Ω3-Ω4，Ωi表示第i个电机的转速；步骤2、建立编队逃避者跟踪其期望轨迹的运动学模型： 其中：xeλxyezeλzλyxe，ye，ze分别表示逃避者的x轴、y轴和z轴坐标；xp，yp，zp分别表示追逐者的x轴、y轴和z轴坐标；λ表示一个追逐者到一个逃避者之间的距离，将其进行三角分解成x轴、y轴和z轴分量；表示逃避者速度与x轴的夹角，如下： λz＝zp-ze；步骤3、根据步骤1和步骤2的模型设计轨迹跟踪控制器：所述轨迹跟踪控制器包括高度跟踪控制器U1，偏航控制器U4和滚转U2、俯仰控制器U3，构成无人机系统的控制输入矩阵为： 所述轨迹跟踪控制器还包括横、纵向位置跟踪控制器，ux＝cosφsinθcosψ+sinφsinψuy＝cosφsinθcosψ-sinφsinψ其中：Kt表示无人机的升力系数，Fi表示第i个电机产生的升力，l表示旋翼中心到交叉头的距离，Kd表示系统的扭矩系数；进一步逃避者系统中高度跟踪控制器U1的控制输入为： 其中：自适应选择c1,c2,λ10，进一步选择逃避者系统中滚转、俯仰的控制输入为： 其中，自适应选择c9,c10,c11,c12,λ5,λ60；因此，四个子系统共同构成逃避者的轨迹跟踪控制器进一步逃避者系统中偏航控制输入为： 其中，自适应选择c7,c8,λ40；式中：e1、e2为逃避者在跟踪期望轨迹时的高度误差；e3、e4、e5、e6为逃避者在跟踪期望轨迹时的横、纵向位置误差；e7、e8为逃避者在跟踪期望轨迹时的偏航误差；e9、e10、e11、e12为在跟踪期望轨迹时的滚转、俯仰姿态误差。

全文数据：

权利要求：

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