【技术实现步骤摘要】
一种多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法及系统
本专利技术涉及无人艇系统的协同控制领域，特别是涉及一种多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法及系统。
技术介绍
多智能体系统的编队控制是目前控制领域的热点，并且在科研与工程领域得到了广泛的应用。无人艇在未来军事、民用领域将会得到极大的应用。在军事作战方面，无人艇作战，极大的降低了作战成本；在民用领域，无人艇协同运输货物，将会极大地减轻人的负担，提高运送效率。目前，基于一致性的编队控制方法具有较大的优点，它具有分布式控制的特点，能够降低通信压力，具有较好的可扩展性、鲁棒性、自适应性。无人艇编队作为一类典型的物理系统，当编队中成员数量较多的时候，控制器的设计将会非常复杂。其中一类解决途径是层次控制。编队-合围跟踪控制技术可以解决这一类问题。首先将无人艇编队中的成员进行分类，分为领导者无人艇和跟随者无人艇。对于领导者无人艇编队来说，其需要携带通讯设备与探测设备，用于探测外部信息并与其余无人艇相互交流，可以设计编队跟踪控制器使得这些领导者无人艇能够在跟踪一条既定轨迹(参考轨迹)的...
【技术保护点】
1.一种多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法，其特征在于，包括：/n建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型；/n根据所述领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型，确定当前整个多领导者无人艇系统的期望参考运行轨迹；/n获取当前多领导者无人艇系统的位置信息以及多跟随者无人艇的位置信息；/n根据所述当前多领导者无人艇系统的位置信息，确定多领导者无人艇系统在所述期望参考运行轨迹上形成的时变编队构型；/n根据所述期望参考运行轨迹、所述时变编队构型和所述当前领导者无人艇的位置信息，为多领导者无人艇系统构造分布式时变编队跟踪控制器；/n根据所述当前多领导者无人艇系统的位置...
【技术特征摘要】
1.一种多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法，其特征在于，包括：
建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型；
根据所述领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型，确定当前整个多领导者无人艇系统的期望参考运行轨迹；
获取当前多领导者无人艇系统的位置信息以及多跟随者无人艇的位置信息；
根据所述当前多领导者无人艇系统的位置信息，确定多领导者无人艇系统在所述期望参考运行轨迹上形成的时变编队构型；
根据所述期望参考运行轨迹、所述时变编队构型和所述当前领导者无人艇的位置信息，为多领导者无人艇系统构造分布式时变编队跟踪控制器；
根据所述当前多领导者无人艇系统的位置信息、所述多跟随者无人艇的位置信息，确定多跟随者无人艇所形成的合围构型；
根据所述合围构型、所述多领导者无人艇系统的位置信息和所述多跟随者无人艇的位置信息，为多跟随者无人艇系统构造合围控制器；
设计所述时变编队跟踪控制器和所述合围控制器的参数，得到含参数设计的时变编队跟踪控制器和含参数设计的合围控制器；
根据所述含参数设计的时变编队跟踪控制器对所述领导者无人艇系统模型进行控制；
根据所述含参数设计的合围控制器对所述跟随者无人艇系统模型进行控制。
2.根据权利要求1所述的多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法，其特征在于，所述建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型，具体包括：
获取多无人艇系统的拓扑结构模型；
根据所述多无人艇系统的拓扑结构模型建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型。
3.根据权利要求1所述的多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法，其特征在于，所述根据所述领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型，确定当前整个多领导者无人艇系统的期望参考运行轨迹，具体包括：
利用反馈线性化手段对所述领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型进行简化处理，得到简化后的运动学模型；
根据所述简化后的运动学模型，确定当前整个多领导者无人艇系统的期望参考运行轨迹。
4.根据权利要求1所述的多无人艇的分布式编队合围跟踪控制方法，其特征在于，所述建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型，具体包括：
建立多无人艇系统的领导者无人艇与跟随者无人艇的运动学模型：
其中，[xj(t),yj(t)]T∈R2表示二维位置，ψj(t)表示航向角，和uj(t),vj(t)分别表纵荡和横荡速度，rj(t)表示偏航角速度，τj,1,τj,3表示控制输入，[m11,m22,m33]T表示惯量向量，[d11,d22,d33]T为阻尼系数向量，为xj(t),yj(t),uj(t),vj(t),rj(t)的导数。
5.根据权利要求4所述的多无人艇的分布式编队合围跟...
【专利技术属性】
技术研发人员：任章，于江龙，董希旺，李清东，吕金虎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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