【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天，具体涉及一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法。
技术介绍
1、多智能体的协同编队控制技术是一种在运动层面上展现群体智能行为的一种重要方式。集群中的智能体通过局部的信息交互，来实时调节自身的位置和速度，进而获得一种特定的任务编队构型，进一步为实际的集群协同任务（如协同探测与定位、协同目标协同围捕）提供时间和空间上的便利。现阶段多智能体协同编队控制技术研究主要集中于同构集群系统，如多航天器集群、多无人机集群、多地面机器人系统等。但单一对象组成的集群在面对复杂的多域任务时，由于协同能力薄弱和智能涌现模式单一难以满足上述任务需求。为此，以无人机和无人车组成的异构集群协同控制开始得到人们的关注。
2、无人机和无人车具有完全不同的物理结构，其建立的运动学和动力学模型也完全不同，这会给后续为整个系统设计协同编队控制器带来一定的困难与挑战；因此如何对具有不同自由度特点的空地异构系统建模，便于后续控制器设计是首要关键问题；此外，集群中的对象利用通信网络来和其邻居集进行连续通信以获得邻居的状态，并利用得到的局部状态信息来设计自身控制器，控制自身的运动。当集群规模过大，大量且持续的网络通信将会给空地系统的通信带宽带来严峻的挑战，如何为每个集群对象设计事件触发通信策略来间断的传输信息，并降低通信和传输的频率也是亟待考虑的问题；最后，设计的编队控制信号需要设备执行器连续不断地实施来保持期望的控制性能，如何设计事件触发执行器机制来间断的更新控制信号，进而增加执行器使用寿命也是需要解决的问题。
3、
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，以填补现有协同编队控制研究中对空地异构多智能体系统统一建模、固定时间事件触发通信估计以及固定时间事件触发控制的研究不足。
2、为了实现本专利技术的目的，本专利技术将采用如下技术方案加以实施。
3、一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，包括步骤如下：
4、s1、通过对由无人车集群和无人机集群组成的异构集群中的任意异构智能体的对应子集的索引角标和状态维度变量进行定义，并桥接异构集群中的无人车和无人机的状态维度变量，借助对应子集的状态维度变量，建立表征不同自由度特点的二阶空地异构跟随者动力学模型，并根据对应子集的索引角标来确定异构领导者的二阶空地异构领导者动力学模型；
5、s2：在考虑速度测量受到限制和遭受未知环境扰动影响的条件下，设计固定时间扩张状态观测器，对异构跟随者自身不可测量的速度和遭受未知环境的扰动进行观测与补偿；
6、s3：根据异构跟随者与异构领导者分布式的信息传输特性，基于事件触发通信策略来设计分布式固定时间事件触发估计器，使每一个异构跟随者都能对异构领导者的状态和输入进行估计，以实现对异构领导者的协同跟踪；
7、s4：利用步骤s2设计的固定时间扩张状态观测器和步骤s3设计的分布式固定时间事件触发估计器，通过事件触发执行器策略来设计固定时间事件触发协同编队控制协议，控制每一个异构跟随者在固定时间内完成形成期望编队队形的任务；
8、其中，所述二阶空地异构跟随者动力学模型描述为：
9、，
10、式中，，，，和分别为第i个异构跟随者智能体的位置，速度，控制输入以及未知扰动向量；和为异构跟随者系统矩阵；和为位置和速度的动力学；为所有异构跟随者的索引集合；表示维度为的实数向量集合。
11、所述二阶空地异构领导者动力学模型描述为：
12、，
13、式中，，，和分别为领导者的位置，速度以及输入向量；和分别为领导者位置和速度的一阶导数；其余变量与上述定义一致。
14、所述固定时间扩张状态观测器描述为：
15、
16、式中，，和分别为异构跟随者对自身位置，速度以及未知扰动变量的观测动力学；，和分别为其观测值；表示为位置估计误差；参数和分别设置为和，其中，，并且和；其余变量都在上述有定义。
17、所述分布式固定时间事件触发估计器描述为：
18、，
19、式中，，和分别为第i个异构跟随者在事件触发通信时刻向其邻居集广播的估计值；为第i个异构跟随者最近的触发时刻，并且；，和分别为位置，速度，以及输入局部触发估计误差；，和分别为第i个异构跟随者接收的其邻居j最近触发估计值，为其邻居j最近的事件触发通信时刻；，和。表示第i个异构跟随者和其第j个邻居之间的连接权重，表示第i个异构跟随者与领导者之间的连接权重；其余变量在上述都有定义。
20、所述事件触发通信策略描述为：
21、，
22、式中，代表维度；
23、，
24、，和。事件触发函数，和定义如下：
25、，
26、式中，。
27、所述固定时间事件触发协同编队控制协议以及事件触发执行器策略分别设计如下：
28、，
29、式中，，，，，和。定义为第i个异构跟随者控制器的测量误差；为第i个异构跟随者控制器的触发时刻；，，，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述二阶空地异构跟随者动力学模型和二阶空地异构领导者动力学模型的建立过程，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述固定时间扩张状态观测器对异构跟随者不可测速度和未知扰动进行观测：
4.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述异构跟随者对异构领导者的状态和输入进行估计：
5.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述固定时间事件触发协同编队控制协议以及事件触发执行策略的建立过程，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述二阶空地异构跟随者动力学模型和二阶空地异构领导者动力学模型的建立过程，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种空地异构集群固定时间事件触发协同编队控制方法，其特征在于，所述固定时间扩张...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔毅涛，邓兴婷，李爽，李京阳，黄旭星，杨彬，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。