基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，属于多无人机协同控制领域。沿三个坐标轴方向建立无人机的模型及机间信息传递的有向图、设计分布式编队控制协议、构建控制器事件触发的触发条件。最终，所设计的控制器可使多架无人机达到预定编队形状的各自期望位置，且速度趋于一致，达到多无人机时变编队稳定的效果，同时避免控制器更新过频，减少网络资源的损耗，适用于任务复杂变化的场景及战场。杂变化的场景及战场。杂变化的场景及战场。

【技术实现步骤摘要】
基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法


[0001]本专利技术涉及一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，属于无人机编队控制


技术介绍

[0002]无人机具有成本低、操作简便灵活等方面的特点，目前在民用和军事领域均被广泛应用。随着无人机技术的日益成熟和快速发展，单架无人机有时不能在一些较为复杂的场景下处理任务，因此多无人机协同控制问题逐渐得到研究人员的关注，其在军事侦察和灾难救援等方面具有显著优势。
[0003]目前无人机编队控制方法包括领航跟随法、基于行为法、人工势场法、基于图论法、虚拟结构法等。近年来，基于图论法的多智能体系统的分布式控制在多无人机编队中得到了广泛的研究。
[0004]另一方面，网络控制具有控制效率高、维护成本低等方面的优势，为当下研究的热点问题。一个通信网络往往为众多的系统节点所共享，然而，网络资源的通信信道带宽以及计算能力是有限的，控制器的频繁更新，会造成网络资源的大量消耗，甚至会造成网络瘫痪，引发编队无人机的事故。
[0005]因此，本领域技术人员急需要解决多无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将第i号无人机沿三轴方向建立第i号无人机运动学模型，并将第i号无人机运动学模型整理成为第i号无人机运动学模型的二阶非线性模型；步骤2：根据有向图理论建立多无人机的机间通信拓扑关系，获取无人机之间关于通信的联系参数；步骤3：根据联系参数和规定的各无人机相对规划路径的期望距离，以编队中的各无人机达到指定位置，且速度达到一致为目标，设计第i号无人机编队分布式控制器；步骤4：构建第i号无人机编队分布式控制器的事件触发条件，将满足事件触发条件的第i号无人机编队分布式控制器代入到第i号无人机运动学模型的二阶非线性模型,得到更新后的二阶非线性模型；步骤5：将更新后的二阶非线性模型转化为n个无人机时变编队的二阶非线性模型。2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，其特征在于：还包括，步骤6；所述步骤6：将n个无人机时变编队的二阶非线性模型转化为基于生成边拉普拉斯矩阵的无人机编队模型，以基于生成边拉普拉斯矩阵的无人机编队模型稳定为目标，获取控制参数。3.根据权利要求1或2所述的一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，其特征在于：所述第i号无人机运动学模型，计算公式如下：；其中，分别是号无人机在三个坐标轴的位置信息，分别代表号无人机在三个坐标轴的速度信息，三个坐标轴的速度信息，分别代表三个坐标轴的时间常数，表示重力加速度，表示号无人机的质量；分别表示在三轴方向的控制输入；表示变量的一阶导数。4.根据权利要求1或2所述的一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，其特征在于：所述第i号无人机运动学模型的二阶非线性模型，计算公式如下：；
其中，，。5.根据权利要求1或2所述的一种基于事件触发机制的多无人机时变编队控制器设计方法，其特征在于：所述步骤2，具体包括如下步骤：步骤2.1：设置表示多无人机的机间通信拓扑关系的有向图；步骤2.2：将有向图中的代表多无人机，表示有向图中所有节点，是无人机的数量；步骤2.3：将有向图中的代表边的关联矩阵，当表示号机获取到号机的信息；步骤2.4：将有向图中的代表邻接矩阵，其中，，获得第一联系参数，若，，否则；步骤2.5：根据有向图的拉普拉斯矩阵，获得第二联系参数获得第二联系参数为邻接矩阵的第列之和；步骤2.6：根据入射关联矩阵，信息传递的权重矩阵，获得第三联系参数，表示加权关联矩阵，；步骤2.7：根据，获得第四联系参数、第五联系参数，其中和分别表示生成树和生成余树的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢世堃，郑柏超，李涛，王海风，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：