基于改进一致性算法的无人机编队控制

作     者：吴宇 梁天骄 WU Yu;LIANG Tianjiao

作者机构：重庆大学航空航天学院重庆400044 歼击机综合仿真航空科技重点实验室成都610091 

基　　金：中央高校基本科研业务费(2019CDJGFHK001) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2020年第41卷第9期

页      码：167-185页

摘      要：编队飞行是指多架无人机保持以一定队形进行飞行的状态,相比于单架飞机执行任务,无人机编队能够增加搜索面积,提高飞机飞行性能,增大完成任务成功率。编队控制是实现编队安全高效完成指定任务的前提。本文以一致性理论为基础,针对无人机运动模型的特点与实际飞行要求,对基本的一致性算法进行改进,提出了改进一致性无人机编队控制算法。首先利用纵向和横侧向解耦的自动驾驶仪模型给出了无人机的三自由度运动方程,根据机动性与飞行性能要求定义了各方向上的加速度、速度与角速度约束。基于一致性理论,将编队控制分为平面与纵向2个方向进行,在状态控制的基础上,利用各状态变量间的几何关系对无人机运动自由度进行转换,加入编队队形信息,设计了编队控制算法。为了使算法生成的指令信号满足约束条件,提出了"最小调整"约束条件处理策略。依据粒子群算法对各无人机的爬升加速度进行优化,以避免机间碰撞。仿真结果表明:提出的编队控制算法具备编队成形与变换功能,能够使无人机编队状态快速收敛到指定值,且保持指定队形,无人机飞行状态满足所有约束条件。

主 题 词：无人机编队 编队控制 一致性理论 约束条件处理 粒子群算法 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S100O-6893.2020.23848

馆 藏 号：203985536...