一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法技术

本发明专利技术提供一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，包括：步骤1：建立欠驱动无人艇的编队模型；步骤2：设计纯方位角的欠驱动无人艇编队的控制器；步骤3：验证基于纯方位角的欠驱动无人艇编队控制策略的稳定性。本发明专利技术仅通过视觉和惯性传感器实现欠驱动无人艇的编队控制，避免使用通信网络和定位传感器，以实现拒止环境下的控制应用。以实现拒止环境下的控制应用。以实现拒止环境下的控制应用。

【技术实现步骤摘要】
一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法


[0001]本专利技术涉及一种欠驱动无人艇编队在拒止环境下依靠视觉传感器实现编队控制的控制方法，属于无人艇编队控制


技术介绍

[0002]近年来，随着人类对于海洋探索的不断深入，欠驱动无人艇的分布式编队技术已受到学界的广泛关注，并且因其具有低成本和高机动性等特点受到业界的广泛使用。与单艇相比，欠驱动编队系统可以在近海勘探、目标包围和领海监视等任务中发挥出更经济、高效率的显著优势，因此研究欠驱动无人艇的编队控制无疑具有极高的现实意义。
[0003]无人艇编队控制方法都是通过设计艇体间的约束以实现定义无人艇队形进而设计控制器达到编队控制效果，目前设计编队队形的方法可以分为基于艇体位置、艇间距离和方位约束，这些方法都需要编队中每一艘单艇通过网络通信获取邻接艇的信息。然而未来战争必定存在高强度信息对抗的电磁域，即无人艇很可能在拒止环境下工作(无法进行网络通信，且定位信息失效)，使得基于通信网络的传统编队控制方法存在很大的局限性和理想性。因此我们通过设计一种纯方位角的编队控制方法，只需要艇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：建立欠驱动无人艇的编队模型；步骤2：设计纯方位角的欠驱动无人艇编队的控制器；步骤3：验证基于纯方位角的欠驱动无人艇编队控制策略的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，其特征在于，步骤1中建立欠驱动无人艇的编队模型具体包括：无人艇编队中第i个欠驱动无人艇的运动学模型如下：其中p
i
＝(x
i
,y
i
)和ψ
i
分别代表第i个欠驱动无人艇在大地坐标系下的位置和艏摇；u
i
,v
i
,r
i
分别代表在艇体坐标系下的前进、横荡艏摇的速度；第i个欠驱动无人艇的运动型模型表示如下：其中m
iu
,m
iv
,m
ir
代表欠驱动无人艇的惯性质量，f
iu
,f
iv
,f
ir
表示由科里奥利力、向心力和水动力阻尼力组成的不确定项；τ
iud
,τ
ivd
,τ
ird
表示由风浪引起外部干扰，τ
iu
/τ
ir
表示欠驱动无人艇在前进艏摇方向上的控制力矩；通过定义合成速度可以将运动学模型化简为：其中用ψ
iw
＝ψ
i
+β
i
表示航向角，β
i
＝atan(v
i
/u
i
)表示侧滑角；因此可以得到u
i
＝U
i
cos(β
i
)进一步得到如下等式：将其带回欠驱动无人艇的运动型模型可得：通过将欠驱动无人艇模型分为位置子系统和姿态子系统可以得到位置子系统如下：其中表示包含模型不确定和外界干扰的非线性项；p
i
＝col(x
i
,y
i
)和ξ
ψi
＝col(cosψ
iw
,sinψ
iw
)分别表示欠驱动无人艇的位置和转移
向量；姿态子系统如下：其中定义编队信息为其中为编队中的通信关系，表示单艇的位置信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱骋，黄兵，张磊，庄佳园，苏玉民，周彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：