面向固定时间的编队飞行器协同控制方法及系统技术方案
Cooperative control method and system for formation flying aircraft for fixed time
【技术实现步骤摘要】
面向固定时间的编队飞行器协同控制方法及系统
本专利技术涉及控制科学
，具体而言，涉及一种面向固定时间的编队飞行器协同控制方法、一种面向固定时间的编队飞行器协同控制系统、一种计算机设备、一种计算机可读存储介质。
技术介绍
近年来，诸如小卫星、无人机等飞行器由于在军事侦察、深空探测、环境监测、定位服务等领域的巨大优势和广阔前景而引起国内外专家学者的高度重视，是航空航天领域中的重要研究方向。对于编队飞行器，收敛性能/时间是一项关键性的指标。虽然有限时间控制具有精度高、鲁棒性强的优点，但是其收敛时间却与系统的初始状态密切相关，限制了其应用的范围。在很多现实应用场景中，需要编队成员在指定时间内达到预定状态。如导弹编队作战中，所有导弹需要在预定时刻到达攻击区上方集结，这个时间是预先给定的，与导弹的初始状态无关。因此，研究编队固定时间协同控制问题有着重要的意义。另一方面，由于实际飞行过程中，编队系统往往还受到系统非线性、通信时延、有向通信等因素的影响，这些约束条件使得现有关于有限时间编队协同控制的成果难以直接推广到固定时间协同控制的情形下，给编队固定时间控制协议设计及稳定...
【技术保护点】
一种面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，包括：由一个领航者与n个跟随者组成编队系统，建立所述编队系统的动力学模型；量测编队成员状态；基于所述编队成员状态，设计编队耦合状态误差变量；基于所述编队耦合状态误差变量，设计第i个飞行器的固定时间控制协议，以实现编队成员状态在所述固定时间内的协同；其中，i＝1,2,…,n。
【技术特征摘要】
1.一种面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，包括：由一个领航者与n个跟随者组成编队系统，建立所述编队系统的动力学模型；量测编队成员状态；基于所述编队成员状态，设计编队耦合状态误差变量；基于所述编队耦合状态误差变量，设计第i个飞行器的固定时间控制协议，以实现编队成员状态在所述固定时间内的协同；其中，i＝1,2,…,n。2.根据权利要求1所述的面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，所述编队系统的动力学模型包括：领航者动力学模型：跟随者动力学模型：其中，i＝1,2,…,n，为跟随者状态变量；为系统非线性动态函数；τi表示编队成员的自时延，且满足h为未知正数；为所述编队系统的控制输入；A,B,C为所述编队系统的特征矩阵；给出第i个编队成员的绝对追踪误差则将所述编队系统的动力学模型转化为编队追踪误差方程：其中，φi＝g(xi)-g(x0),φi(τ)＝g(xi,τ)-g(x0,τ)。3.根据权利要求1所述的面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，所述量测编队成员状态的步骤，包括：编队成员之间通过通信链路获取临近成员的状态及自身状态xi，其中，为第i个飞行器的通信拓扑集合，由编队通信拓扑图决定。4.根据权利要求3所述的面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，所述编队耦合状态误差变量为：其中，aij,bi分别是通信链接权重矩阵和的元素，由编队通信拓扑图确定；lij表示通信链接Laplacian矩阵的元素，定义为：5.根据权利要求4所述的面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，所述第i个飞行器的固定时间控制协议为：ui＝ui1+ui2+ui3ui1＝-Γ1γi其中，m,r,p和q均为正奇数；Γ1,Γ2,Γ3,Γ4和Γ5为控制增益，用于确定收敛时间T*的大小；当且仅当存在实数l1>0,l2>0，使得所述控制增益满足如下条件：其中，为Laplacian矩阵的最小特征值，则编队成员状态可在固定时间内实现协同，这里其中，6.一种面向固定时间的编队飞行器协同控制系统，其特征在于，包括：数学模型单元，用于由一个领航者与n个跟随者组成编队系统，建立所述编队系统的动力学模型；量测单元，用于量测编队成员状态；状态耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：马肸，王业全，何兵，孙明月，
申请(专利权)人：北京飞小鹰科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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