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飞行器集群协同制导控制方法及应用研究 预览
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作者 任章 郭栋 +1 位作者 董希旺 李清东 《导航定位与授时》 2019年第5期1-9,共9页
分析了目前多飞行器协同作战的发展现状与趋势,指出了多飞行器以编队形式进行协调与配合,可以有效提高突防概率与作战效能。针对飞行器集群协同制导控制技术,分析梳理了相关的技术难点。然后,分别对协同任务规划与动态目标分配方法和多... 分析了目前多飞行器协同作战的发展现状与趋势,指出了多飞行器以编队形式进行协调与配合,可以有效提高突防概率与作战效能。针对飞行器集群协同制导控制技术,分析梳理了相关的技术难点。然后,分别对协同任务规划与动态目标分配方法和多飞行器编队协同控制方法、多约束条件下的分布式协同制导方法的国内外研究现状进行了介绍。最后对飞行器集群协同制导控制技术进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 协同制导 协同控制 多飞行器编队 编队控制 集群智能
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无人机编队控制技术研究
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作者 李朋月 刘松林 +2 位作者 郝向阳 张旭 胡鹏 《电子测量技术》 2019年第12期106-112,共7页
随着无人机的应用日益发展以及任务环境的愈加复杂,单一无人机已无法满足当前的应用需求,需采用无人机集群来更好完成复杂环境下协同侦察、作战、防御等任务。无人机编队飞行控制主要包括无人机编队形成控制和无人机编队重构与避碰两大... 随着无人机的应用日益发展以及任务环境的愈加复杂,单一无人机已无法满足当前的应用需求,需采用无人机集群来更好完成复杂环境下协同侦察、作战、防御等任务。无人机编队飞行控制主要包括无人机编队形成控制和无人机编队重构与避碰两大关键技术。本文从无人机集群的基本概念入手,介绍了国内外无人机集群项目的发展现状,重点分析了现阶段相对成熟的无人机集群编队控制理论与方法以及编队的重构与避碰技术,提炼出不同方法的适用性与优缺点,根据现有资料总结分析了当前无人机编队控制的研究思路和进一步有待深入研究的关键问题。 展开更多
关键词 无人机 集群项目 编队控制 编队重构 避碰
有界变化时滞和联合连通拓扑条件下的分布式无人机编队飞行控制策略 预览
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作者 李小民 毛琼 +1 位作者 甘勤涛 杜占龙 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1179-1189,共11页
针对具有非线性动力学特性的多无人机系统通信时滞在有界区间内变化和网络拓扑联合连通情况下的编队控制问题,提出一种基于一致性理论的分布式编队控制策略。利用LyapunovKrasovskii函数分析编队的稳定性,推导编队稳定的充分条件。该策... 针对具有非线性动力学特性的多无人机系统通信时滞在有界区间内变化和网络拓扑联合连通情况下的编队控制问题,提出一种基于一致性理论的分布式编队控制策略。利用LyapunovKrasovskii函数分析编队的稳定性,推导编队稳定的充分条件。该策略不强调时滞的导数特征,并且可将通信拓扑的高维矩阵求解问题转化为若干个连通部分的低维矩阵求解问题,因此适用性广、计算量小、实时性好。通过仿真验证了非线性快变时滞和随机跳变时滞情况下策略的有效性。结果表明,该方法可指导无人机编队快速聚集和收敛至任意对称或非对称目标队形和以目标速度保持飞行。 展开更多
关键词 无人机编队 时变时滞 切换拓扑 编队控制
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地球轨道航天器编队飞行动力学与控制研究综述 预览
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作者 孙俊 黄静 +1 位作者 张宪亮 黄庭轩 《力学与实践》 北大核心 2019年第2期117-136,共20页
航天器编队飞行被定义为跟踪或维持航天器之间的期望相对间隔、期望指向和相对位置。本文概括介绍了近年来地球轨道飞行编队的动力学和控制方面研究的发展状况,包括传统推进系统和新型无推进剂编队系统的动力学建模方法和控制器设计技... 航天器编队飞行被定义为跟踪或维持航天器之间的期望相对间隔、期望指向和相对位置。本文概括介绍了近年来地球轨道飞行编队的动力学和控制方面研究的发展状况,包括传统推进系统和新型无推进剂编队系统的动力学建模方法和控制器设计技术等。在传统推进编队系统中,航天器由使用化学燃料或等离子体的推进器提供推力,可以实现高精度地相对姿态/位置保持或重构,控制简单,灵活性高,但是需要消耗较多的能源。相比之下,在新型无推进剂编队系统中,航天器通过新的推力方式,如大气阻力作用,非接触内力,地磁洛伦兹力,动量交换等,将大大延长编队任务的寿命,并有效地避免羽流污染,但会带来新的控制问题。本文总结了这些领域中动力学与控制方面的研究方法及取得的成果,并提出了相关领域值得深入研究的问题和后续发展的方向。 展开更多
关键词 航天器 编队飞行 动力学 编队控制 地球轨道
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基于二阶一致性算法的多仿生机器鱼分布式编队控制
5
作者 李宗刚 赵振乾 +1 位作者 葛立明 魏文军 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期31-42,共12页
针对动态领航者按照自身动力学模型运动,多个跟随者机器鱼以其为编队参考点,根据编队要求形成队形并整体跟随领航者运动的问题,提出一种多仿生机器鱼分布式编队控制方案.首先,基于二阶一致性算法给出各跟随者机器鱼估计领航者位姿信息... 针对动态领航者按照自身动力学模型运动,多个跟随者机器鱼以其为编队参考点,根据编队要求形成队形并整体跟随领航者运动的问题,提出一种多仿生机器鱼分布式编队控制方案.首先,基于二阶一致性算法给出各跟随者机器鱼估计领航者位姿信息的分布式算法;其次,给出以领航者为参考点的多仿生机器鱼编队描述方法,进而各机器鱼根据编队要求以所估得的参考点信息实时确定其在编队中的期望位姿;再次,各跟随者机器鱼以期望速度和角速度以及所估得的领航者位姿信息为输入,利用模糊控制器确定其速度档位和方向档位,实现编队的形成与保持.仿真和实验结果均表明,所提分布式编队控制方法是有效的,仿生机器鱼群体能够较快形成期望队形并跟随领航者游动. 展开更多
关键词 二阶一致性算法 分布式估计 模糊控制 多仿生机器鱼 编队控制
基于变结构控制的无人机编队飞行方法 预览
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作者 张西勇 叶慧娟 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第7期16-19,共4页
在主机与僚机相对运动方程的基础上推导视线角变化的状态方程,采取变结构控制策略设计了队形保持控制器,将主机与僚机间视线角控制在某设定的固定值,达到无人机按固定队形飞行,相互不会发生碰撞;在李亚普洛夫稳定性理论框架下证明了控... 在主机与僚机相对运动方程的基础上推导视线角变化的状态方程,采取变结构控制策略设计了队形保持控制器,将主机与僚机间视线角控制在某设定的固定值,达到无人机按固定队形飞行,相互不会发生碰撞;在李亚普洛夫稳定性理论框架下证明了控制器的有效性。仿真结果也表明所设计的控制器能够将视线角控制在固定值并对机动干扰具有鲁棒性。 展开更多
关键词 无人机 编队控制 变结构控制
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基于扰动观测器的AUVs固定时间编队控制 预览
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作者 高振宇 郭戈 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1094-1102,共9页
考虑含有模型参数不确定及未知海洋扰动的多AUVs协同编队问题,本文提出一种新的控制方法,该方法可保证编队在固定时间内实现.首先,将模型参数不确定及海洋扰动看作复合扰动,设计扰动观测器,实现固定时间内对扰动的精确估计.基于扰动观测... 考虑含有模型参数不确定及未知海洋扰动的多AUVs协同编队问题,本文提出一种新的控制方法,该方法可保证编队在固定时间内实现.首先,将模型参数不确定及海洋扰动看作复合扰动,设计扰动观测器,实现固定时间内对扰动的精确估计.基于扰动观测器,指令滤波技术、固定时间理论及虚拟轨迹概念,设计编队控制律,实现编队目标,并保证闭环系统中的所有信号是全局固定时间稳定的.最后通过两艘AUV的编队仿真验证了所提算法的有效性. 展开更多
关键词 扰动观测器 编队控制 多AUVs 固定时间控制 虚拟轨迹
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无人船的协同控制策略综述 预览
8
作者 王飚 李博 +1 位作者 高敏 秦立成 《中国水运:下半月》 2019年第2期3-5,共3页
随着自动控制和人工智能技术的发展,具有较高自主化程度的无人船舶正逐渐成为学术界和工业界的研究热点。在简要介绍了多智能体系统的分类、组织结构和通讯方式之后,本文总结了无人船的控制系统结构,并着重梳理了多无人船协同控制策略... 随着自动控制和人工智能技术的发展,具有较高自主化程度的无人船舶正逐渐成为学术界和工业界的研究热点。在简要介绍了多智能体系统的分类、组织结构和通讯方式之后,本文总结了无人船的控制系统结构,并着重梳理了多无人船协同控制策略领域的最新研究进展。本文将无人船的协同控制研究概括为编队控制、动态警戒控制和协同拖曳控制等三个类别,重点对各个领域近十年来主要的研究成果进行了论述,最后对无人船协同控制的未来研究和应用方向进行了展望。 展开更多
关键词 无人船 协同控制 编队控制
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多UUV协调控制技术研究现状及发展趋势 预览
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作者 严浙平 刘祥玲 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第3期226-231,共6页
为了使无人水下航行器(UUV)更好地完成复杂海洋任务,需要通过多UUV系统协调控制来实现大规模协同侦察、作战、搜索及营救等任务。文中对编队控制、任务分配、协调路径规划和围捕等多 UUV协调控制研究中的关键技术研究现状及进展进行综述... 为了使无人水下航行器(UUV)更好地完成复杂海洋任务,需要通过多UUV系统协调控制来实现大规模协同侦察、作战、搜索及营救等任务。文中对编队控制、任务分配、协调路径规划和围捕等多 UUV协调控制研究中的关键技术研究现状及进展进行综述,重点分析了编队控制中的队形保持、队形重构、协同避障以及编队控制衍生出的集群控制等问题。最后指出,应加强对强耦合非线性模型的协调控制、弱通信约束条件下的协调控制以及异构多 UUV系统的协调控制等研究工作,以实现复杂海洋环境下多UUV的有效协调控制。 展开更多
关键词 无人水下航行器 协调控制 编队控制 任务分配 协调路径规划 围捕
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多水下机器人编队控制 预览
10
作者 刘瑞轩 张永林 《计算机与数字工程》 2019年第2期349-353,共5页
论文对水下机器人的编队控制进行研究,针对领航跟随法和基于行为法各自的缺点,论文将领航跟随法和基于行为法两种控制方法相结合,设计了多水下机器人队形控制的几种基本子行为奔向目标、避障碍物、避碰、保持队形,用粒子群算法优化几种... 论文对水下机器人的编队控制进行研究,针对领航跟随法和基于行为法各自的缺点,论文将领航跟随法和基于行为法两种控制方法相结合,设计了多水下机器人队形控制的几种基本子行为奔向目标、避障碍物、避碰、保持队形,用粒子群算法优化几种行为方式构造的适应度函数,提高多水下机器人整体编队队形控制的容错性。通过Matlab仿真平台对队形形成、队形保持、队形变换进行仿真。从仿真实验结果表明,所提出的算法提高了编队队形控制的稳定性。 展开更多
关键词 多水下机器人 编队控制 粒子群算法 基于行为法
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基于状态切换的分布式多机器人编队控制 预览
11
作者 卫恒 吕强 +2 位作者 刘扬 林辉灿 梁冰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1103-1112,共10页
人工势场方法、虚拟结构方法、领导跟随方法、基于行为的方法等传统多移动机器人编队控制算法,都只在编队控制的某个环节有较好的效果,并没有有效解决编队组建、行进、变换、避障等一系列完整动作。针对上述算法的优缺点及适应情形,应... 人工势场方法、虚拟结构方法、领导跟随方法、基于行为的方法等传统多移动机器人编队控制算法,都只在编队控制的某个环节有较好的效果,并没有有效解决编队组建、行进、变换、避障等一系列完整动作。针对上述算法的优缺点及适应情形,应用切换系统的思想,提出了基于状态切换的分布式多机器人编队控制算法。设计了基于复合信息的状态切换触发机制,通过机器人自身状态和周围环境适时触发切换机制,合理选择编队控制的一种或多种算法;提出了基于超宽带(UWB)测距的队形反馈机制,利用UWB数据结构简单、便于在微型移动机器人上进行处理的特点,实时完成对整个编队队形的保持和反馈,同时提出分布式状态估计算法,为触发机制提供机器人的运行状态。通过搭建多移动机器人平台,将所提策略应用到实际机器人编队控制中,验证了算法的有效性和稳定性。 展开更多
关键词 多机器人 编队控制 状态切换 分布式状态估计 超宽带
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模型不确定下无人艇编队鲁棒自适应循迹控制
12
作者 徐海祥 廖刚 +1 位作者 余文曌 冯辉 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期71-75,85共6页
针对存在外界环境干扰和模型中不确定性的编队问题,设计了鲁棒自适应控制.通过计算预定路径上的期望点与船舶当前位置之间的偏差,使用反步法设计路径跟随子控制器,保证每艘无人艇在水平面中沿着参考路径行驶.编队协调子控制器采用鲁棒... 针对存在外界环境干扰和模型中不确定性的编队问题,设计了鲁棒自适应控制.通过计算预定路径上的期望点与船舶当前位置之间的偏差,使用反步法设计路径跟随子控制器,保证每艘无人艇在水平面中沿着参考路径行驶.编队协调子控制器采用鲁棒自适应控制方法设计,通过调整跟随艇的速度以实现设定的编队队形,同时自适应地估计出外界环境力和由模型参数不确定导致的系统不确定项的界值.仿真结果验证了所提出的路径跟随编队控制方法的有效性. 展开更多
关键词 无人艇 路径跟踪 编队控制 模型不确定性 鲁棒自适应
基于MAS的无人机新型编队算法 预览
13
作者 王潇 纪志坚 《复杂系统与复杂性科学》 EI CSCD 2019年第2期60-68,共9页
无人机群极大地拓宽了无人机的应用领域,有效地弥补了单架无人机执行任务的缺陷。本文针对无人机群的运动一致性和编队控制,将领导者跟随者法中领导者与跟随者的控制算法进行集成,设计了一种基于多智能体系统(MAS)的新型无人机编队控制... 无人机群极大地拓宽了无人机的应用领域,有效地弥补了单架无人机执行任务的缺陷。本文针对无人机群的运动一致性和编队控制,将领导者跟随者法中领导者与跟随者的控制算法进行集成,设计了一种基于多智能体系统(MAS)的新型无人机编队控制算法。该算法既适用于领导者又适用于跟随者,并且可随机指定无人机为领导者,领导者可以受到跟随者导航反馈的影响,提高了系统的适应性和可伸缩性。理论分析表明,无人机群不会发生碰撞并且能够收敛到期望的编队队形。再经过数值模拟验证了算法的速度和轨迹跟踪能力。结果表明,该算法能保证一群无人机按预定的编队和航迹飞行。 展开更多
关键词 无人机群 运动一致性 编队控制 多智能体系统 数值模拟
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带有多未知性的无人车编队控制 预览
14
作者 王晓森 曹国华 《车辆与动力技术》 2019年第2期43-47,共5页
文中研究无人车领导者具有未知线速度、角速度及其未知上界等多种未知性的无人车编队控制问题.首先,通过变换将无人车编队控制问题转化为无人车一致性问题;其次,为补偿这些未知性,通过建立时变反馈控制方法,解决了无人车一致性控制问题... 文中研究无人车领导者具有未知线速度、角速度及其未知上界等多种未知性的无人车编队控制问题.首先,通过变换将无人车编队控制问题转化为无人车一致性问题;其次,为补偿这些未知性,通过建立时变反馈控制方法,解决了无人车一致性控制问题,进而实现了无人车编队控制.该方法的核心思想是在控制器中引入一个时间函数使得随着时间的增加,这些未知性能够得到补偿.最后,通过数值仿真验证了控制算法的有效性. 展开更多
关键词 无人车 多未知性 参考轨迹 编队控制
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人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制
15
作者 吕永申 刘力嘉 +2 位作者 杨雪榕 姚静波 杨雅君 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第3期43-47,共5页
采用人工势场法进行无人机集群编队控制时,无人机集群通常难以准确地到达期望位置,且容易陷入局部极点问题。针对上述问题,提出一种人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制方法。在三维空间中设立虚拟结构质点,并将其分为编队参... 采用人工势场法进行无人机集群编队控制时,无人机集群通常难以准确地到达期望位置,且容易陷入局部极点问题。针对上述问题,提出一种人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制方法。在三维空间中设立虚拟结构质点,并将其分为编队参考点和目标参考点两部分,通过建立集群个体间以及个体与编队参考点之间的人工势场,使得无人机集群在该势场作用下以编队参考点为参考形成预设编队,再通过建立目标参考点和编队参考点之间的人工势场,使得无人机集群在该势场作用下跟随编队参考点轨迹到达期望位置。仿真结果表明,在随机的初始位置条件下,无人机集群可以跟随编队参考点快速形成预设编队,并准确地到达期望位置。 展开更多
关键词 无人机集群 编队控制 人工势场 虚拟结构
基于随机时延的多无人机编队控制方法 预览
16
作者 季蕾 樊春霞 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期551-564,共14页
多无人机编队飞行时,个体之间需要进行信息交互.由于通信带宽和传送数据量等限制,个体之间交互的信息可能发生传输时延.为此,研究发生信息传输时延情况下多无人机的编队控制器设计问题.以服从Bernoulli分布的随机变量描述信息传输时延,... 多无人机编队飞行时,个体之间需要进行信息交互.由于通信带宽和传送数据量等限制,个体之间交互的信息可能发生传输时延.为此,研究发生信息传输时延情况下多无人机的编队控制器设计问题.以服从Bernoulli分布的随机变量描述信息传输时延,建立Lyapunov-Krasovskii泛函,结合随机分析和Lyapunov稳定性理论推导出与无人机编队控制时延相关的稳定性条件.最后,利用数值仿真来验证所提出的多无人机编队控制方案的有效性. 展开更多
关键词 多无人机系统 编队控制 随机时延 LYAPUNOV-KRASOVSKII泛函
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事件驱动的强化学习多智能体编队控制 预览
17
作者 徐鹏 谢广明 +1 位作者 文家燕 高远 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期93-98,共6页
针对经典强化学习的多智能体编队存在通信和计算资源消耗大的问题,本文引入事件驱动控制机制,智能体的动作决策无须按固定周期进行,而依赖于事件驱动条件更新智能体动作。在设计事件驱动条件时,不仅考虑智能体的累积奖赏值,还引入智能... 针对经典强化学习的多智能体编队存在通信和计算资源消耗大的问题,本文引入事件驱动控制机制,智能体的动作决策无须按固定周期进行,而依赖于事件驱动条件更新智能体动作。在设计事件驱动条件时,不仅考虑智能体的累积奖赏值,还引入智能体与邻居奖赏值的偏差,智能体间通过交互来寻求最优联合策略实现编队。数值仿真结果表明,基于事件驱动的强化学习多智能体编队控制算法,在保证系统性能的情况下,能有效降低多智能体的动作决策频率和资源消耗。 展开更多
关键词 强化学习 多智能体 事件驱动 编队控制 马尔可夫过程 集群智能 动作决策 粒子群算法
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分布式多无人机协同编队队形控制仿真 预览
18
作者 成成 张跃 +1 位作者 储海荣 赵伟伟 《计算机仿真》 北大核心 2019年第5期31-37,共7页
研究多无人机编队的队形精确控制问题。为解决采用集中式的编队控制策略中,存在长机通信负载大的问题,提出了基于虚拟长机状态估计的分布式编队控制方法。首先,求出僚机航向坐标系下虚拟长机的相对位置,建立了多无人机编队模型。其次,... 研究多无人机编队的队形精确控制问题。为解决采用集中式的编队控制策略中,存在长机通信负载大的问题,提出了基于虚拟长机状态估计的分布式编队控制方法。首先,求出僚机航向坐标系下虚拟长机的相对位置,建立了多无人机编队模型。其次,采用图论描述编队通信拓扑结构,并通过邻接通信,估计出虚拟长机状态来引导编队飞行。最后,引入位置、速度和航向作为协同变量,设计了具有线性混合器的编队保持控制器,使各无人机快速跟踪期望队形指令和保持队形稳定。仿真表明,各无人机对虚拟长机状态的估计误差渐进收敛到零附近,证明了虚拟长机可以作为编队的导引,提出的编队控制策略可以实现编队队形的精确保持,并能快速准确地跟踪预定航线。 展开更多
关键词 多无人机 编队控制 虚拟长机状态估计 分布式 队形保持
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四旋翼无人机高阶一致性编队控制方法 预览
19
作者 卫强强 刘蓉 张衡 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第8期1-5,共5页
设计了一种基于高阶一致性理论的四旋翼无人机编队飞行控制方法。首先,利用反馈线性化将四旋翼无人机非线性数学模型简化为两个四阶线性子系统和两个二阶线性子系统;然后,利用代数图论和矩阵分析,采用位置偏差矩阵描述编队队形,设计了... 设计了一种基于高阶一致性理论的四旋翼无人机编队飞行控制方法。首先,利用反馈线性化将四旋翼无人机非线性数学模型简化为两个四阶线性子系统和两个二阶线性子系统;然后,利用代数图论和矩阵分析,采用位置偏差矩阵描述编队队形,设计了一种固定拓扑结构下的高阶一致性编队控制算法,并给出其渐近一致的充分条件;最后,通过Matlab仿真实验证明,在该算法下四旋翼无人机可以完成编队集结和编队队形变化等行为。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 编队控制 高阶一致性 代数图论 固定拓扑
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基于联合误差模型的无人机编队扩展一致性控制 预览
20
作者 张红梅 初源峰 徐光延 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第8期17-23,共7页
针对无人机编队的通信拓扑切换问题,研究了一种基于联合误差的编队控制方法。基于无人机自身位置设置弹性前视点,通过各无人机间位置误差和速度误差,建立了带有联合误差的线性状态方程。引入编队中其他无人机之间的误差反馈,设计了一种... 针对无人机编队的通信拓扑切换问题,研究了一种基于联合误差的编队控制方法。基于无人机自身位置设置弹性前视点,通过各无人机间位置误差和速度误差,建立了带有联合误差的线性状态方程。引入编队中其他无人机之间的误差反馈,设计了一种弹性的扩展一致性控制器。经典的一致性控制是该扩展一致性控制律在某些无人机之间的误差未知情况下的一个特例。最后,应用Hurwitz稳定性分析方法验证了固定通信拓扑结构系统的稳定性,并给出了其稳定的充分条件。采用Lyapunov稳定性分析方法得出了切换通信拓扑结构的指数收敛的条件。仿真结果表明该方法在固定和切换的拓扑下均能保持稳定队形,而且弹性编队能很好地适应长机速度变化。 展开更多
关键词 无人机 编队控制 一致性 切换拓扑结构 联合误差
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