【技术实现步骤摘要】
一种考虑时变编队的分组一致性无人机编队控制方法
[0001]本专利技术属于无人机
，具体涉及一种无人机编队控制方法。
技术介绍
[0002]多无人机系统的编队控制因其在军事和民用领域中具有广泛的应用前景而受众多研究者关注。国内外基于多无人机系统研究的编队控制的控制效果主要包括：队形生成、队形保持、队形切换、编队避障和自适应控制等。为实现以上控制效果，传统的控制方法主要有：基于行为的控制方法、leader
‑
follower方法和基于虚拟结构的方法。但是伴随一致性理论的发展，基于一致性理论的编队控制也取得了丰硕的成果。且从理论的角度，传统的编队控制方法可被看成一致性控制方法的特例。
[0003]无人机编队一致性控制是指：在一个无人机集群系统中，在以分布式计算为基础，随时间的推移，单架无人机在局部的耦合作用下，编队整体最终能够达到所给定协议下的一致。当无人机编队同时存在多个任务时，则会存在多个不同的一致性结果，此现象即为分组一致性现象。
[0004]Dong和Yu等人(Wang L,Yu ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种考虑时变编队的分组一致性无人机编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：步骤1：建立多无人机集群系统拓扑结构；步骤1
‑
1：构建多无人机集群系统的二阶积分模型：构建多无人机集群系统的二阶积分模型：其中，x
i
(t)、v
i
(t)和u
i
(t)分别代表t时刻第i个无人机的位置信息、速度信息和控制输入；令θ
i
(t)＝[x
i
(t),v
i
(t)]
T
表示第i个无人机的状态量，则系统动态模型表示为：其中，B1＝[1 0]
T
，B2＝[1 0]
T
；步骤1
‑
2：基于入度平衡规则建立多无人机集群系统的拓扑结构：用有向图G(V,E,A)表示无人机集群拓扑结构，其中V表示顶点集合，顶点即表示无人机，表示边集，A＝[a
ij
]∈R
n
×
n
表示邻接矩阵；a
ij
表示无人机j到无人机i的边e
ij
的权值，若边e
ij
存在，则a
ij
≠0，且a
ij
为正表示正影响，a
ij
为负表示负影响，若边e
ij
不存在，则a
ij
＝0；将所有顶点分为两组：第一组有N个顶点，编号为1～N，l1＝{1,2,...,N}；第二组有M个顶点，编号为N+1～N+M，l2＝{N+1,N+2,...,N+M}；则邻接矩阵A＝[a
ij
]∈R
(N+M)
×
(N+M)
满足入度平衡规则：满足入度平衡规则：步骤1
‑
3：制定考虑时变编队的无人机集群分组一致性控制协议：其中，K＝[k1,k2]为多无人机集群系统控制器参数，h
i
(t)＝[h
ix
(t),h
iv
(t)]
T
是第i个无人机的时变队形函数，h
ix
(t)和h
iv
(t)分别为第i个无人机时变队形函数的位置分量和速度分量，h
j
(t)是第j个无人机的时变队形函数，N
1i
和N
2i
分别代表第一组和第二组中第i个无人机的邻居节点集合；则多无人机集群系统表示为：其中代表矩阵之间的Kronecker积，I
N+M
为N+M阶单位矩阵，L为有向图G的拉普拉斯
矩阵，定义为L＝D
‑
A，其中D＝diag{d
i,in
}表示第i个无人机的入度矩阵，有步骤2：确定一致性控制协议的控制参数，实现考虑时变编队的分组一致性无人机编队控制；步骤2
‑
1：构建系统达到渐进稳定性的充分和必要条件；步骤2
‑1‑
1：根据入度平衡规则和拉普拉斯矩阵性质假设：多无人机集群系统的拉普拉斯矩阵拥有两个零根；步骤2
‑1‑
2：使用拉普拉斯矩阵降阶法对多无人机集群系统进行降阶处理，降阶后的拉普拉斯矩阵为N+M
‑
2阶，具有与未降阶前拉普拉斯矩阵除两个零特征值外的相同特征值；定义ε(t)为第一组和第二组无人机以各组第1架无人机为基准的相对状态：ε(t)＝[θ2(t)
T
‑
θ1(t)
T
,...,θ
N
(t)
T
‑
θ1(t)
T
,θ
N+2
(t)
T
‑
θ
N+1
(t)
T
,...,θ
N+M
(t)
T
‑
θ
N+1
(t)
T
]
T
ꢀꢀꢀꢀ
(6)定义H(t),H
x
(t),H
v
(t)为第一组和第二组无人机以各组第1架无人机为基准的相对时变队形函数及其位置、速度分量：H(t)＝[h2(t)
T
‑
h1(t)
T
,...,h
N
(t)
T
‑
h1(t)
技术研发人员：刘宏娟，胡凯强，田雪涛，贺若飞，李彦，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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