【技术实现步骤摘要】
无人机集群鲁棒分布式固定时间二部包含控制方法
[0001]本专利技术属于无人机集群协同控制
,特别涉及一种无人机集群鲁棒分布式固定 时间二部包含控制方法。
技术介绍
[0002]合作是人类社会中普遍存在的一种集群行为,而在自然界中也存在很多令人叹为观止 的生物集群行为。比如,受磁场影响的细菌集群搬运重物、鱼群探测危险信号和鸟类集群 自主编队飞行等等。将这种生物的集群行为应用到无人机集群控制中是近年来十分热门的 研究方向。
[0003]在无人机领域中,无人机集群技术概念的提出与发展克服了单个无人机作业时相对载 荷较小(单机不再负载所有传感设备)、环境感知效率低,信息处理能力有限等问题。同时 无人机集群还具备鲁棒性强、应用领域广和可拓展性强等特点。因此,无人机集群协同技 术应用广泛,一般分为民用和军用两大应用场景。在民用领域,无人机集群可应用于农业、 快递物流、应急救援、管道巡检、遥感与对地观测等多种场景。军用领域中,应用于各类 集群作战和防御体系。虽然,现有的无人机集群研究已经有了广泛的应用,相关技术也比 较成熟。但是,仍然存在一些问题:
[0004](1)通过调研发现,在当前无人机集群协同研究领域中,大部分的研究方向是无人机 集群合作的相关技术。然而,无人机集群之间的对抗也是不可忽视的关键环节。而现有相 关研究内容却很有限。所以,无人机集群对抗的技术问题是亟待研究的;
[0005](2)在无人机集群完成某项任务时,形成目标部署的时间十分重要,然而现有的研究 大部分对收敛时间没有明确要求。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.无人机集群鲁棒分布式固定时间二部包含控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立跟随者和领导者的动力学模型:无人机集群中包含N个跟随者无人机和M个领导者无人机,每个跟随者和领导者之间都有路径相连;跟随者的动力学模型为:领导者的动力学模型为:其中,x
i
(t)、x
j
(t)分别为跟随者和领导者的位置状态,分别为x
i
(t)、x
j
(t)的导数;v
i
(t)、v
j
(t)分别为跟随者和领导者的速度状态,分别为v
i
(t)、v
j
(t)的导数;g(
·
)为非线性函数,u
i
(t)是控制输入;d
i
(t)、d
j
(t)分别指跟随者和领导者模型中的外部扰动,|d
i
(t)|≤η1,|d
j
(t)|≤η2;η1、η2均为正常数;S2、分别定义跟随者的位置和速度状态误差函数;S3、设计非奇异终端滑模面;S4、设计鲁棒分布式固定时间二部包含控制器;S5、给出系统收敛时间上界;S6、实现分布式固定时间二部包含控制:将控制器部署到跟随者中,使得所有跟随者能够在T内进入领导者们形成的凸包中,即对于t>T的任意时刻,跟随者均在领导者的凸包中。2.根据权利要求1所述的无人机集群鲁棒分布式固定时间二部包含控制方法,其特征在于,所述步骤S2中,跟随者的位置误差函数和速度状态误差函数分别为:矩阵形式为:其中,a
ij
表示无人机集群网络拓扑中的邻接矩阵A中第i行第j个元素;sign(a
ij
)是符号函数,如果a
ij
大于0则sign(a
ij
)=1,如果a
ij
小于0则sign(a
ij
)=
‑
1;无人机集群网络拓扑的拉普拉斯矩阵L分为:其中,将误差函数微分得到下式:
其中,G1(t)=[g(x1(t),v1(t)),...,g(x
N
(t),v
N
(t))]
T
,u(t)=[u1(t),...,u
...
【专利技术属性】
技术研发人员:施孟佶,辛曙光,李维豪,林伯先,孙新禹,岳江枫,路嘉琪,秦开宇,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:
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