【技术实现步骤摘要】
一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法
本专利技术涉及一种针对多架旋翼飞行器协作搬运中时变能量消耗函数和约束条件的分布式能量优化方法，属于多智能体分布式控制优化
技术介绍
近年来，随着无人机技术的发展，旋翼飞行器已逐渐在工业航拍、传感器网络搭建以及空中搬运等各个领域得以应用，发挥着越来越重要的作用。特别的，由于地面移动搬运平台的工作空间有限，人们越来越希望采用空中搬运平台来完成复杂的协作搬运任务，进而扩大工作空间，因此利用旋翼飞行器进行协作搬运越来越受到各领域的广泛关注。旋翼飞行器能够利用其空中飞行的特点获取更大的活动范围，与此同时，当遇到的搬运任务比较复杂时，单个旋翼飞行器可能无法完成任务，需要多架旋翼飞行器相互协作完成。当多架旋翼飞行器协作搬运物体时，如果整个系统所能搬运的最大负载大于当前所需要搬运的物体，将会产生冗余的推力，并产生多种搬运实现方式，此时，各个旋翼飞行器可以提供相同的推力，也可以提供不同的推力，如何设定指标，在无穷的可行解中找出能够减小能量消耗的最优解成了一个研究难点。...
【技术保护点】
1.一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，针对由分布式旋翼飞行器组成的多智能体系统进行协作搬运能量优化，其中搬运目标是可变形线性物体，互为邻居的旋翼飞行器彼此之间能够进行通信；其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：定义旋翼飞行器推力更新模型为一阶积分器系统，并建立所述旋翼飞行器推力更新模型；/n步骤二：针对所述旋翼飞行器的推力更新模型和其提供该推力所需要的时变能量消耗函数，设计优化目标和约束条件；所述优化目标为：使得所述多架旋翼飞行器在协作搬运物体期间消耗的能量之和最小；所述约束条件包括两个约束条件为：约束条件一为所有旋翼飞行器采用分布式的控制方式，单个旋翼飞行器无法获...
【技术特征摘要】
1.一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，针对由分布式旋翼飞行器组成的多智能体系统进行协作搬运能量优化，其中搬运目标是可变形线性物体，互为邻居的旋翼飞行器彼此之间能够进行通信；其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：定义旋翼飞行器推力更新模型为一阶积分器系统，并建立所述旋翼飞行器推力更新模型；
步骤二：针对所述旋翼飞行器的推力更新模型和其提供该推力所需要的时变能量消耗函数，设计优化目标和约束条件；所述优化目标为：使得所述多架旋翼飞行器在协作搬运物体期间消耗的能量之和最小；所述约束条件包括两个约束条件为：约束条件一为所有旋翼飞行器采用分布式的控制方式，单个旋翼飞行器无法获得其他旋翼飞行器的时变能量消耗函数，每个旋翼飞行器只能根据邻居旋翼飞行器发送出的信息，对各自的最优飞行推力进行分布式优化；约束条件二：所述多架旋翼飞行器推力之和需要平衡掉被搬运物体所受的阻力负载；
步骤三：根据步骤二所述优化目标和约束条件，通过优化目标中时变能量消耗函数和约束条件设计分布式连续时间优化，使得协作旋翼飞行器能够主动根据邻居旋翼飞行器发送出的信息，利用有限时间分布式平均跟踪估计器得到期望的未知全局变量，采用自适应参数的方法使得所有局部能量消耗函数的梯度达到一致，根据拉格朗日函数和KKT条件求解得到每个所述旋翼飞行器的最优推力控制量，得到旋翼飞行器的最优推力，然后调整旋翼飞行器自身的飞行位置，直到传感器测量的推力和该最优推力一致，实现分布式多架旋翼飞行器针对可变形线性物体的协作搬运能量优化。
2.如权利要求1所述的一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，其特征在于：所述可变形线性物体包括软管、缆绳、网状负载。
3.如权利要求2所述的一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，其特征在于：所述传感器安装于旋翼飞行器与负载的连接处。
4.如权利要求1、2或3所述的一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，其特征在于：步骤一实现方法为，
定义旋翼飞行器推力更新模型为一阶积分器系统，即所述旋翼飞行器推力更新模型为：
其中是第个所述旋翼飞行器的推力，ui是第i个所述旋翼飞行器的控制输入量，是实数空间，是正整数空间，是所述多架旋翼飞行器索引的集合。
5.如权利要求4所述的一种多架旋翼飞行器协作搬运的能量优化方法，其特征在于：步骤二实现方法为，
针对如公式(1)所示的旋翼飞行器的推力更新模型和其提供该推力所需要的能量消耗函数，设计优化目标和约束条件；所述的能量消耗函数如公式(2)所示：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王博，费庆，梁建建，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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