基于一致性理论和S-MPC的四旋翼编队协同避障

作     者：胡树欣 张安 孙嫚憶 李铭浩 HU Shuxin;ZHANG An;SUN Manyi;LI Minghao

作者机构：西北工业大学航空学院陕西西安710072 

基　　金：国家自然科学基金(62073267 61903305)资助课题 

出 版 物：《系统工程与电子技术》 (Systems Engineering and Electronics)

年 卷 期：2024年第46卷第2期

页      码：658-667页

摘      要：针对四旋翼无人机队形保持、编队避障问题,在双向、时不变通信拓扑结构下,基于领航跟随策略,利用安全攸关模型预测控制(safety-critical model predictive control,S-MPC)和一致性理论,设计编队控制器并实现了具有避障能力的队形保持。采用分散式S-MPC算法,每架无人机在满足避碰条件无人机的可行区域内,仅规划自身运动来跟踪编队控制算法指定的轨迹。研究了各解耦后的无人机如何与其他无人机并行求解带有耦合约束的优化问题,从而保证了各无人机独立决策的一致性。同时,所提算法将控制障碍函数(control barrier function,CBF)引入到MPC控制器的约束中,从而保证无人机飞行在远离障碍物的安全集合内,规划出的轨迹更为平滑,减小了系统能耗。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

主 题 词：模型预测控制 控制障碍函数 编队避障 一致性算法 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.12305/j.issn.1001-506X.2024.02.29

馆 藏 号：203125599...