一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法技术

技术编号:40278675 阅读:41 留言:0更新日期:2024-02-02 23:06
本发明专利技术公开了一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,包括:构建带有外部未知扰动的四旋翼无人机动力学模型,基于动力学模型建立包含两级子系统的状态空间方程;基于领导者和跟随者之间的拓扑结构,定义邻间编队跟踪误差,设计预设性能函数约束邻间编队跟踪误差收敛行为,使其始终不会违反性能函数边界;基于自适应动态面控制技术,构造状态转换方程,设计预定时间滤波器避免传统递推框架的复杂计算问题;基于所述的状态转换方程,分别针对第一级和第二级子系统,设计虚拟控制器,参数更新律以及预定时间协同编队控制器。本方法保证邻间编队跟踪误差实现预定时间收敛特性,且收敛时间可以通过控制器增益调节,提高控制器设计自由度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机,具体而言,涉及一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法


技术介绍

1、近年来,四旋翼无人机因其低造价,可操作性强,垂直起降以及悬停等优点,在环境监测、人员搜索、数据采集等领域得到广泛应用。然而,对于日益繁杂的飞行任务单个无人机显然无法完成,因此需要多四旋翼无人机的协同操作平台来实现预期控制目标。四旋翼无人机集群的协同编队控制是执行复杂任务的基础,然而外部环境造成的未知干扰和自身强非线性的机械结构,使得四旋翼无人机集群的协同编队控制问题更为复杂。

2、值得注意的是,基于传统自适应反推控制技术的编队控制方案忽略虚拟控制信号重复微分造成的计算负担问题。此外,有限时间或者固定时间编队控制方案不能直接的提供控制器增益和跟踪误差收敛时间的明确关系,使得通过调整控制器增益保证期望时间内误差收敛的控制目标难于实现。更重要的是,对于四旋翼无人机集群的协同编队控制而言,邻间编队跟踪误差的较大超调量和稳态误差区域可能会降低编队性能,甚至导致无人机碰撞。因此,亟需设计一种具有跟踪性能保障的协同编队控制方法改善四旋翼无人机集群的编队跟踪性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,步骤S1中,四旋翼无人机动力学模型为:

3.根据权利要求2所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,步骤S2中,四旋翼无人机领导者和四旋翼无人机跟随者的拓扑结构定义如下:

4.根据权利要求3所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,构造不等式关系约束邻间编队跟踪误差的收敛行为,和为待设计正常数,预设性能函数定义为:

5.根据权利要...

【技术特征摘要】

1.一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,步骤s1中,四旋翼无人机动力学模型为:

3.根据权利要求2所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,步骤s2中,四旋翼无人机领导者和四旋翼无人机跟随者的拓扑结构定义如下:

4.根据权利要求3所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法,其特征在于,构造不等式关系约束邻间编队跟踪误差的收敛行为,和为待设计正常数,预设性能函数定义为:

5.根据权利要求4所述一种四旋翼无人机集群的保性能协同...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋晓娜吴承霖宋帅臧绍飞孙鹏郑丹菁
申请(专利权)人:河南科技大学
类型:发明
国别省市:

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