一种基于虚拟结构的多旋翼无人机编队保持与避碰控制方法技术

本发明专利技术涉及一种旋翼无人机编队控制技术，具体为一种基于虚拟结构的多旋翼无人机编队保持与避碰控制方法，通过采用虚拟结构法对多架无人机构建一个虚拟刚体结构体，定义虚刚体的构型，再通过对无人机设置安全距离，包括以下操作步骤：S1：根据虚拟结构法拟定的坐标系设定集群中的M架无人机需要形成的编队构型为B

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟结构的多旋翼无人机编队保持与避碰控制方法


[0001]本专利技术涉及一种旋翼无人机编队控制技术，具体为一种基于虚拟结构的多旋翼无人机编队保持与避碰控制方法。

技术介绍

[0002]编队队形控制是多旋翼无人机系统研究的核心问题，无人机在执行任务时需要保持一定的队形,或者需要在特定的时间进行队形的切换和重构,这依赖于可靠的编队控制策略。
[0003]传统虚拟结构法的主要思想是将无人机编队系统的队形组成看作是刚性的虚拟结构，在无人机编队飞行运动期间，单个无人机个体可以看作是固定在虚拟结构上的固定位置上，一旦无人机编队队形发生改变，编队系统中的无人机个体直接跟踪保持虚拟结构上的固定坐标点就可以完成设定好的编队飞行巡检路线，无人机跟踪虚拟结构质点即可达到协同控制的目的，该方法能够很好的进行集群拓扑保持，相较于其他协同控制方法，虚拟结构法对队形约束最强，不过该方法很大程度上受限于形成的队形限制，避障、防碰撞不够方便，而无人机之间的保持和避碰控制，能够有效的解决这个问题，可以使无人机在保持编队的时候防止无人机相互碰撞，然而，在虚拟结构法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟结构的多旋翼无人机编队保持与避碰控制方法，其特征在于：包括以下操作步骤：S1：根据虚拟结构法拟定的坐标系设定集群中的M架无人机需要形成的编队构型为B
Ω
＝[(x'1,y'1,z'1)(x'2,y'2,z'2)...(x'
M
,y'
M
,z'
M
)]，当前状态下的M架无人机为位置分布设为A
Ω
＝[(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)...(x
M
,y
M
,z
M
)]，初始状态下的虚拟几何构型中心为(x0,y0,z0)；S2：旋翼无人机编队保持方法：S2.1：构建旋翼无人机一阶保持控制器模型；S2.2：在惯性坐标系中，构建旋翼无人机的运动学方程；S2.3：在惯性坐标系中，设计虚拟点与无人机之间的编队误差；S3：旋翼无人机编队的避碰方法：S3.1：通过无向网络通信拓扑，使无人机之间相互通信，共享速度和位置等信息；S3.2：设置最短分离距离d
min,ij
，第i、j架旋翼无人机安全半径均为R，令已求得无人机路径同一时刻的离散点k的坐标分别为(x
i,k
,y
i,k
,z
i,k
)和(x
j,k
,y
j,k
,z
j,k
)；S3.3：判断旋翼无人机之间是否会相互碰撞，即判断d
min
＞2R是否成立；S3.4：若d
min
＞2R成立则继续编队队形飞行，若不成立则进行避碰，旋翼无人机之间的距离小于分离距离时，无人机之间便会进行避碰；S3.5：取无人机编队中的两架旋翼无人机i、j对受力情况进行分析；S3.6：两架无人机的相对距离矢量为d
ij
＝[x
i
‑
x
j
,y<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸣宇，姚雪莲，杨艺，杨军，陈灵峰，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：