一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法技术

发明专利技术公开了一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，属于智能体/无人机/航天器集群运动控制技术领域，包括确定集群个体数、动力学模型、初始状态量及目标构型参数；判断目标构型参数中的目标构型顶点坐标是否落在目标构型平面内，根据判断结果，调整最终目标构型顶点坐标；确定目标构型平面中目标构型各边所对应的边界方程，调整临时目标位置初始值；通过吸引势及排斥势设计控制律；根据集群个体数、动力学模型、初始状态量、目标构型顶点坐标、临时目标位置初始值及控制律，进行集群运动仿真。该方法可使集群以合适的控制量有效形成目标多边形区域构型，满足复杂障碍环境下的实际任务需要的问题。的实际任务需要的问题。的实际任务需要的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法


[0001]本专利技术涉及智能体/无人机/航天器集群运动控制
，具体涉及一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法。

技术介绍

[0002]在无人机、航天器等真实集群编队形成运动控制研究中，一种类似于生物集群运动的技术是给定目标编队构型形状下的平面编队构型自组织形成控制，以其灵活适应于复杂工况及集群规模的变化的特性，逐渐受到关注。但现有的多边形平面编队构型自组织控制存在三点不足：一是普遍忽略障碍物的存在；二是假设集群初始时刻已经分布在目标构型所在平面内，忽视了集群在障碍物外整个空间中运动的现实情况；三是集群的近似均匀分布依赖于个体间较大的排斥力，可能造成控制量过大而无法用于实际任务。
[0003]面向大型航天器附近的集群协同探测等实际任务，例如空间站，需要对集群的初始位置进行限制，同时需要空间站周围的障碍物不能过多，不然会导致控制量过大，无法满足复杂障碍下的实际任务需要。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的对集群初始位置存在严格限制，无法满足复杂障碍环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，其特征在于，包括以下步骤：确定集群个体数、动力学模型、初始状态量及目标构型参数；判断目标构型参数中的目标构型顶点坐标是否落在目标构型平面内，根据判断结果，调整最终目标构型顶点坐标；确定目标构型平面中目标构型各边所对应的边界方程，调整临时目标位置初始值；根据目标构型平面构造吸引势，根据边界方程构造排斥势，通过吸引势及排斥势设计控制律；根据集群个体数、动力学模型、初始状态量、目标构型顶点坐标、临时目标位置初始值及控制律，进行集群运动仿真。2.根据权利要求1所述的一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，其特征在于，所述判断目标构型参数中的目标构型顶点坐标是否落在目标构型平面内，包括：对于每一个目标构型顶点坐标依次用其分量和分别替换公式中的x、y和z，然后检查该公式等号是否满足；如果满足，则直接使用该目标构型顶点坐标；如果不满足，则将目标构型顶点坐标替换为其在目标构型平面上的投影坐标其中，为目标构型顶点个数。3.根据权利要求2所述的一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，其特征在于，所述将目标构型顶点坐标替换为其在目标构型平面上投影坐标接下来：检查目标构型区域是否与障碍物相交；如果目标构型区域与障碍物相交，则重新选取目标构型顶点坐标；如果目标构型区域与障碍物不相交，则无需调整目标构型顶点坐标。4.根据权利要求1所述的一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，其特征在于，所述确定目标构型平面中目标构型各边所对应的边界方程，包括：对于目标构型面的第j条边其边界面的方程可用如下关于变量x、y和z的方程给出并化为如下形式其中，为目标构型平面的方向矢量；为第j个目标构型顶点坐标；待所有边界面方程求解完毕后，依次检查各边界面的方向；
如果存在某一个边界面其对应的如下约束条件能够使中除边的端点之外的其他所有点满足，则保持边界面方程不变；如果不存在这样的边界面，则将各分别替换为后，再根据公式重新求解各边界面方程；其中，为目标构型顶点个数。5.根据权利要求4所述的一种考虑避障的多边形平面编队自组织形成控制方法，其特征在于，所述调整临时目标位置初始值，包括：对于个体i的临时目标位置初始值如...

【专利技术属性】
技术研发人员：党朝辉，周昊，张育林，张皓，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：