【技术实现步骤摘要】
一种基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法
[0001]本专利技术涉及一种基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法，属于容错控制
技术介绍
[0002]四旋翼飞行器编队控制系统是一种典型的互联系统。四旋翼飞行器编队系统主要考虑多个四旋翼飞行器的群体协作控制问题。
[0003]容错控制是控制理论的一个重要分支。系统在长时间的工作过程中，难免会因为内部零件的损坏或者外部损伤导致系统出现故障，故障的出现会影响系统的动态特性，导致原本设计的控制器的控制性能下降，严重时甚至有可能使得整个系统变得不稳定。容错控制主要研究的是当系统出现故障时如何尽可能保证系统的稳态和动态性能，从而抑制故障对整个系统的不良影响。在四旋翼飞行器的编队控制中，如果有一个四旋翼飞行器出现故障，会对整个编队系统产生影响，如果处理不当，可能会导致整个编队系统出现不稳定。
[0004]有限时间收敛可以保证系统的状态在一个有限的时间收敛到零，并且一直保持在零，该方法还可以给出这个收敛时间的上界。有限时间方法给出的收敛时间的上界往往是和系统的初...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将四旋翼飞行器编队系统的结构视为领导
‑
跟随结构，将其中起领导作用的四旋翼飞行器视为领导节点，其他四旋翼飞行器视为跟随者节点，构建四旋翼飞行器编队系统的连接图并以无向图的形式表示，根据连接图得到四旋翼飞行器编队系统的拉普拉斯矩阵和领导跟随连通矩阵步骤2，构建四旋翼飞行器编队系统中作为跟随者节点的四旋翼飞行器位置子系统的故障模型；步骤3，根据四旋翼飞行器编队系统中跟随者节点之间的误差信息，设计分布式固定时间观测器对期望编队信号进行估计，使得编队系统中每个跟随者节点四旋翼飞行器都能够估计出期望编队信号；所述期望编队信号为领导节点的期望编队信号；步骤4，利用分布式固定时间观测器估计每个跟随者节点的期望编队信号，构建积分滑膜面，根据积分滑模面设计固定时间控制器，实现四旋翼飞行器编队系统的容错控制。2.根据权利要求1所述基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：令每个跟随者节点的标记为i，n为跟随者节点的数量，用图表示n个跟随者节点之间的通讯拓扑，其中和ε分别表示节点集合和边集合，和ε分别表示节点集合和边集合，表示图的邻接矩阵，的邻接矩阵，表示n维的方阵，中的第i行第j列元素a
ij
满足：如果节点i和j之间能够进行通讯，即(i,j)∈ε，则a
ij
＝a
ji
＞0；否则，a
ij
＝a
ji
＝0，对于所有的有a
ii
＝0；定义图的度矩阵为则拉普拉斯矩阵定义领导矩阵b
i
∈{0,1}，当b
i
＝1时表示第i个四旋翼飞行器能够得到期望轨迹的信息，否则b
i
＝0，则领导跟随连通矩阵3.根据权利要求1所述基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法，其特征在于，步骤2所述四旋翼飞行器位置子系统的故障模型为：其中，x
i
,y
i
,z
i
分别表示编队系统中第i个四旋翼飞行器在三维空间x,y,z轴的位置，分别表示编队系统中第i个四旋翼飞行器在三维空间x,y,z轴的速度，ρ
i
表示第i个四旋翼飞行器在编队过程中发生的部分失效故障，ρ
i
∈[ρ
m
,1]，ρ
m
表示故障的下界，u
xi
,u
yi
,u
zi
分别表示第i个四旋翼飞行器在三维空间x,y,z轴的控制输入，d
xi
,d
yi
,d
zi
分别表示第i个四旋翼飞行器在三维空间x,y,z轴受到的扰动。4.根据权利要求1所述基于固定时间技术的无人机编队容错控制方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程如下：定义编队过程中的期望跟踪轨迹为p
d
＝[p
xd
,p
yd
,p
zd
]
T
，期望速度信号与加速度信号分别为p
xd
,p
yd
,p
zd
分别表示期望跟踪轨迹在三维空间x,y,z轴的分量，v
xd
,v
yd
,v
zd
分别表示期望速度信号在三维空间x,y,z轴的分量，a
xd
,
a
yd
,a
zd
分别表示期望加速度信号在三维空间x,y,z轴的分量；定义表示编队系统中第i个四旋翼飞行器对期望跟踪轨迹p
d
＝[p
xd
,p
yd
,p
zd
]
T
的估计，分别表示第i个四旋翼飞行器对期望跟踪轨迹的估计在三维空间x,y,z轴的分量，定义表示编队系统中第i个四旋翼飞行器对期望速度v
d
＝[v
xd
,v
yd
,v
zd
]
T
的估计，分别表...
【专利技术属性】
技术研发人员：马人月，张柯，姜斌，杨浩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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