用于集群的有限时间自主编队控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提出了一种用于集群的有限时间自主编队控制方法及控制系统，方法包括：基于控制对象的质点运动模型，建立集群的面向控制模型；基于面向控制模型，设计集群的有限时间编队控制器；通过仿真试验验证所述有限时间编队控制器的有效性。根据本发明专利技术的用于集群的有限时间自主编队控制方法，基于有限时间和多智能体一致性理论设计，区别于现有的传统方法，可大大提供无人机集群编队的快速性和精确性。控制器设计简单，可使无人机等多智能体集群形成精确编队并保持队形运动，这为加快多智能体集群的工程化发展提供了关键核心技术支撑。群的工程化发展提供了关键核心技术支撑。群的工程化发展提供了关键核心技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
用于集群的有限时间自主编队控制方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及集群编队控制
，尤其涉及一种用于集群的有限时间自主编队控制方法及控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着无人机系统技术的迅猛发展，将成百上千的无人机组成一个大规模无人机集群，执行侦察、探测、打击等多种任务成为可能。相比于单架无人机，无人机集群在任务的高效性、低能耗性、鲁棒性、容错性、可扩展性等方面具有诸多优势。然而，在无人机集群执行任务的过程中，需要进行机动灵活的编队飞行，这就要求设计高效自主的集群编队控制系统。其中，编队控制系统的设计对编队误差的收敛速度提出了更高的要求，这使得编队误差为渐近收敛的传统方法难以胜任，故具有更快收敛速度和更高收敛精度的有限时间编队控制方法成为了关键技术之一。
[0003]如专利201911065465.4，提出了一种面向视觉集群的编队解耦控制方法，属于基于视觉交互的编队控制方法，必须依赖视觉传感器。相比于通信方式，编队智能体可获得的相邻智能体信息少，形式也较单一，这加大了集群编队控制的难度。本质上，属于编队误差渐近收敛的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于集群的有限时间自主编队控制方法，其特征在于，包括：基于控制对象的质点运动模型，建立集群的面向控制模型；基于所述面向控制模型，设计集群的有限时间编队控制器。2.根据权利要求1所述的用于集群的有限时间自主编队控制方法，其特征在于，所述方法还包括：通过仿真试验验证所述有限时间编队控制器的有效性。3.根据权利要求1所述的用于集群的有限时间自主编队控制方法，其特征在于，所述基于控制对象的质点运动模型，建立集群的面向控制模型，包括：描述集群中第i个控制对象的三自由度质点运动学模型：进行模型简化，建立集群的面向控制模型，如下：其中，p
i
(t)＝(x
i
(t),y
i
(t),z
i
(t))
T
为第i个控制对象在t时刻的三维位置矢量，V
i
(t)、χ
i
(t)、γ
i
(t)分别为所述控制对象的速度、航向角和爬升角，v
i
(t)＝(v
xi
(t),v
yi
(t),v
zi
(t))
T
为所述控制对象的三维速度矢量，u
i
(t)＝(u
xi
(t),u
yi
(t),u
zi
(t))
T
为所述控制对象的三轴加速度输入，可视为所述控制对象的虚拟控制输入矢量。4.根据权利要求1所述的用于集群的有限时间自主编队控制方法，其特征在于，所述基于所述面向控制模型，设计集群的有限时间编队控制器，包括：解算第i个控制对象与邻近对象的编队位置误差e
pi
(t)和速度误差e
vi
(t)，如下：(t)，如下：其中，λ
1pi
、λ
2pi
、λ
1vi
、λ
2vi
均为非负加权系数，用于平衡误差中的绝对误差部分和相对误差部分；设计集群的控制奇函数如下：如下：其中，c为正常数；设计的集群有限时间编队控制器，如下：其中，控制参量0＜α1＜1，sig(x)
α
＝|x|
α
sgn(x)。5.根据权利要求1所述的用于集群的有限时间自主编队控制方法，其特征在于，所述集群包括无人机集群、无人车集群及无人船集群。6.一种用于集群的有限时间自主编队控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：董琦，穆锡金，杨焱煜，尚晓舟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：