基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法技术方案

技术编号:41008807 阅读:20 留言:0更新日期:2024-04-18 21:44
本发明专利技术公开了一种基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,包括:获取群系统控制过程中每个群成员对应的目标函数、任务起始和终止时刻、初始和期望运动状态、路径约束、边界条件约束和控制能力约束;构建群系统最优控制问题模型;利用Radau伪谱法对模型进行处理,获取离散形式的群系统最优控制问题模型;利用凸优化方法对离散形式的群系统最优控制问题模型进行处理,获取伪谱凸化群系统最优控制问题模型;利用两段伪谱分割伪谱凸化群系统最优控制问题模型的时域,利用滚动时域控制方法求解群系统最优控制问题,获取群成员在任务起始时刻和任务终止时刻之间的运动状态和控制量。本发明专利技术能够实现高精度、高计算效率、高稳定性的群系统最优协同控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集群系统控制,尤其涉及一种基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法


技术介绍

1、群系统相比于单个个体来说,具备更强的变化,能够实现更强大更多样的功能,特别是在航空航天领域,无人机集群和航天器集群发挥了重要的作用。例如利用无人机集群实现野外地图侦查、城市建筑覆盖、森林火灾检测等,利用航天器集群进行地球大气测量、地磁场探测、月球测绘、小行星探测等。

2、然而,由于集群中的群成员数量较多,运动空间复杂多变,约束数量多,导致在进行集群系统的协同控制优化求解时存在以下问题:由于群成员之间的任务协同、避撞约束、非线性动力学模型等导致成员状态之间的强耦合,求解复杂度高;群控制算法计算量与控制最优性的冲突;群控制算法计算速度与计算精度的冲突;不确定性的存在导致群系统控制难以稳定。

3、为了尽可能地解决上述问题,实现群系统的最优控制,现有技术提出了利用凸优化与模型预测控制(model predictive control,mpc)结合来实现群系统的最优控制。其中,利用凸优化求解最优控制问题的思想是将原问题转化为一个凸优化问题,即将问题中本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,根据目标函数、运动状态和各个约束,构建的群系统最优控制问题模型表示为:

3.根据权利要求2所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,离散形式的群系统最优控制问题模型表示为:

4.根据权利要求3所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,伪谱凸化群系统最优控制问题模型表示为:

5.根据权利要求4所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,利用两段伪谱分割时域后的伪谱凸...

【技术特征摘要】

1.一种基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,根据目标函数、运动状态和各个约束,构建的群系统最优控制问题模型表示为:

3.根据权利要求2所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,离散形式的群系统最优控制问题模型表示为:

4.根据权利要求3所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,伪谱凸化群系统最优控制问题模型表示为:

5.根据权利要求4所述的基于伪谱和凸优化的群系统闭环控制方法,其特征在于,利用两段伪谱分割时域后的伪谱凸化群系统最优控制问题模型表...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈荣董默楠陈致钧刘宇志白玉铸赵勇姚雯陈小前
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
类型:发明
国别省市:

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