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《多無人機編隊航行方向集中優(yōu)化控制研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、第34卷第5期計算機仿真2017年5月文章編號：1006—9348(2017)05—0092—04多無人機編隊航行方向集中優(yōu)化控制研究周紹磊，祁亞輝，康宇航，閆實(海軍航空工程學院控制工程系，山東煙臺264001)摘要：對多無人機編隊航行方向集中優(yōu)化控制進行了研究，解決無人機間最少信息交互時的控制器設計問題。針對編隊中存在無人機無法直接獲取leader信息，只能依靠鄰居無人機進行編隊飛行的情況，設計了一致性的編隊控制器，利用圖論方法對通信拓撲進行建模，通過對圖的Laplacian矩陣特定形式的分解和變量代換，將多無人機系統(tǒng)的編隊問題轉(zhuǎn)化成整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2、問題。得到了基于較低維度線性矩陣不等式條件的控制參數(shù)設計方法，對控制器進行了仿真驗證，結果表明本文所提控制方法只需多無人機間通信拓撲包含一條有向生成樹，就能夠使多無人機系統(tǒng)的形成編隊并且整體航向方向趨于一致。關鍵詞：無人機；編隊；一致性；有向圖中圖分類號：V271．4；TPl3文獻標識碼：BFormationControlofUnmannedAerialVehiclesinMovingDirectionZHOUShao-lei，QIYa-hui，KANGYu-hang，YANShi(DepartmentofControlEngineering，Naval
3、AeronauticalandAstronauticalUniversity，YantaiShandong264000，China)ABSTRACT：FormationcontrolforUnmannedAerialVehicle(UAV)systemsinmovingdirectionisinvestigated，withleastrelativeneighborUAVinformation．Aprotocolwasproposedusingconsensusmethod，inwhichthegraphtheoryisusedtomodelthecom
4、municationtopology．TheformationproblemwasfinallytransferredintoastablizationproblembasedondecompositionofLaplacianmatrixandvariabletransformation．Amethodofdesigningthecontrolgainmatrixwaspresentedbysovlingalinearmatrixinequality．Thetheoreticalresultsarevalidatedbynumericalsire—ul
5、ationsthattheUAVsunderdirectedcommunicationtopology,withatleastonedirectedspanningtreecanachieveformationinmovingdirection．KEYWORDS：UAV；Formation；Consensus；Directedtopologiesl引言近年來，多無人機系統(tǒng)的編隊控制問題因其在軍事和民用領域具有廣泛的應用前景而吸引了大量學者進行研究．并取得了大量成果[1，“．但是大多數(shù)編隊控制問題都是研究單機控制器設計或者編隊轉(zhuǎn)換策略制定．忽略了無人機間的
6、信息獲取關系對編隊的影響，文獻[3，4]分別用PID、神經(jīng)網(wǎng)絡等方法設計編隊控制器，實則是對長機狀態(tài)的跟蹤控制。當編隊數(shù)量巨大?；蛘呔庩牻?jīng)常變換時。各無人機不一定能實時獲取leader無人機位置，甚至存在沒有具體leader無人機的編隊飛行。這時就需要依靠無人機間建立的通信網(wǎng)絡傳遞狀態(tài)信息，由此達到編隊飛行。這種情況下，無人機之間信息傳遞的通信網(wǎng)絡也必然對編隊控制產(chǎn)生影響?；谝恢滦缘木庩牽刂品椒ň褪峭ㄟ^通信網(wǎng)絡中鄰居收稿日期：2016—06—16修回日期：2016—06—29—92一狀態(tài)信息，使群體系統(tǒng)達到一致，現(xiàn)在也被廣泛的應用在編隊控制中。文獻『5
7、]系統(tǒng)地介紹了一致性方法在二階積分系統(tǒng)編隊控制中的應用，并且表明基于行為的[6]、leader—folio—wer[71和基于虛擬結構[8]的編隊控制方法都可以認為是基于一致性方法的特例。隨后作者在文獻f9]中將理論方法應用于多機器人系統(tǒng)。文獻[10]給出了無向圖下，二階系統(tǒng)實現(xiàn)編隊控制的充分條件。文獻[11]解決了一類特殊的高階線性系統(tǒng)的編隊控制，實則是對二階系統(tǒng)的結論的推廣。文獻[12，13]分別對二階和高階線性系統(tǒng)的時變編隊控制進行研究，得出了編隊實現(xiàn)的充分條件．并給出了相應的控制器設計方法。文獻[9—12]從不同方面用一致性方法實現(xiàn)了多無人機或其
8、它多智能體的編隊控制，但是大都限定系統(tǒng)間通信拓撲為無向圖，就是說無人機間信息獲取
