一种基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，包括步骤如下：首先建立无人直升机的高阶全驱系统模型，划分为位置外环子系统和姿态内环子系统；针对无人直升机执行器故障、外部干扰组成的复合干扰，设计分散式预设时间复合干扰观测器以实现在预设时间内对复合干扰的实时精确估计并用于控制器的设计；基于全驱系统理论，针对无人直升机的内外环设计出预设时间编队容错控制器和姿态跟踪容错控制器。本发明专利技术依据全驱系统理论和预设时间控制方法设计控制器，使得编队跟踪误差可以在预定时间内达到稳定收敛，提高了无人直升机的机动响应速度，并同时保证了在时变拓扑和故障条件下多无人直升机系统的稳定性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及容错控制领域，尤其涉及一种基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法。

技术介绍

1、无人直升机是一种广泛用于农业及工业生产等领域的低空飞行器，其具有以下优势：受场地影响小，环境适应性强；载重能力强、机动性能灵活且滞空时间长；隐蔽性强，可以在特殊环境下进行超低空和贴地飞行。当多架无人直升机协同合作时，可以有效提高搜索救援、监测侦查、货物运输等飞行任务的执行效率，从而提升整体系统性能。因此，对多无人直升机展开编队控制研究成为当前的研究热点。

2、目前，值得注意的是，关于无人直升机控制的已有研究成果大多基于一阶状态空间模型，导致设计的控制器结构复杂，实际应用困难。无人直升机模型的建立需要考虑牛顿定理、动量矩定理等物理定理的约束，这些物理定理大多以二阶或高阶微分方程的形式呈现，若将二阶或高阶系统模型转化为一阶状态空间模型，就会破坏原系统的全驱特性。而基于高阶全驱系统模型的全驱系统理论可以有效保留控制系统的关键性能，并直接设计出可消除非线性项的控制器，最终获得一个具有期望特征结构的线性定常系统。因此，基于全驱系统理论对多无人直升机本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，其特征在于，步骤S1中，N架无人直升机在切换信号σ(t)时的通信拓扑有向图为Gσ(t)＝{V,Eσ(t)}，其中，V＝{v1,v2,...,vN}、Eσ(t)＝{(vi,vj):vi,vj∈V}分别是节点集合和边集合；定义作为图Gσ(t)的邻接矩阵，其中，表示第i架无人直升机与第j架无人直升机之间有无通信，若第i架无人直升机能接收到第j架无人直升机的信息，则否则有向图Gσ(t)的入度矩阵Dσ(t)定义为其中定义拉...

【技术特征摘要】

1.一种基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，其特征在于，步骤s1中，n架无人直升机在切换信号σ(t)时的通信拓扑有向图为gσ(t)＝{v,eσ(t)}，其中，v＝{v1,v2,...,vn}、eσ(t)＝{(vi,vj):vi,vj∈v}分别是节点集合和边集合；定义作为图gσ(t)的邻接矩阵，其中，表示第i架无人直升机与第j架无人直升机之间有无通信，若第i架无人直升机能接收到第j架无人直升机的信息，则否则有向图gσ(t)的入度矩阵dσ(t)定义为其中定义拉普拉斯矩阵lσ(t)为lσ(t)＝dσ(t)-aσ(t)；

3.根据权利要求1所述基于全驱系统方法的时变拓扑下无人直升机编队容错方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢园，夏静萍，姜斌，张柯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：