摘要：针对多无人机系统在时变通信拓扑下的编队控制问题,设计了一种分布式编队控制算法。首先通过线性变换,将无人机在切换通信拓扑下的编队问题转换为一个具有较低维数的切换线性系统的稳定性问题。然后,通过分析拓扑图的拉普拉斯矩阵的性质,成功找到一个该切换线性系统共同李雅普诺夫函数,进而利用李雅普诺夫稳定性分析方法,得到了在通信拓扑结构时变的情况下,无人机系统编队形成的充分条件。最后,通过仿真实验验证了结论的正确性。

摘要：针对存在通信时延时含单一领导者的多无人机系统的编队控制问题,基于一致性控制理论设计了控制器,使得系统在一定的通信时延条件下依旧能够使各系统状态趋于一致,形成期望的编队。首先,建立系统中各无人机的动力学模型,做出一些基本假设,并根据一致性理论设计参数待定的控制器;其次,通过变量代换和数学变形,得到一个新系统,将原系统的编队控制问题转化为低阶系统的渐近稳定问题;最后,设计Lyapunov-Krasovskii函数,结合线性矩阵不等式推导出了系统达到一致性的充分条件。仿真结果表明,在满足给出的条件时,系统能够在时滞条件下形成期望的时变编队。

摘要：针对通信时延条件下含多领导者的多无人机系统编队包含控制问题,以四旋翼无人机为例,基于一致性理论设计了控制器,在所描述情形下,能够实现领导者的期望时变编队以及对跟随者的包含控制。对系统中的无人机建立了动力学模型,作出基本假设和说明,并分别对领导者和跟随者设计了一致性分布式控制器。通过变量代换和矩阵分解,将原系统的编队包含控制问题转化为两个低阶系统的渐进稳定问题。设计Lyapunov-Krasovskii函数,运用线性矩阵不等式(LMI)的相关定理,推导出系统实现编队包含控制的充分条件。在MATLAB环境中对系统进行飞行仿真,结果表明,在满足所给条件时,系统在通信时延条件下能够实现编队包含控制。

摘要：针对分布式群系统编队控制问题,提出一种有向拓扑条件下的分布式编队控制方法。首先,通过在控制协议中引入辅助函数,利用变量代换,将编队控制问题简化为自治系统的稳定性问题,使得复杂的控制问题简单化。其次,通过求解线性矩阵不等式设计控制增益矩阵,形式简单,求解复杂度低。然后借助李雅普诺夫方法分析系统的稳定性。仿真实验表明,多无人机系统在分布式控制协议下,能够有效实现编队跟踪控制。

摘要：针对多无人机系统(multi-UAV system)的特点和执行作战任务的需要,对多无人机系统的体系结构进行了初步研究,先提出功能需求和设计原则,然后给出一种新型多无人机系统体系结构的详细设计方案。在该体系结构下,所有的无人机物理上平等,没有哪一架无人机是不可缺少或不可替代的。该体系结构实现了在动态变化的战场环境下,无人机可以根据当前任务情况自主组建动态团队和子团队,无人机在团队框架下协作完成预定任务。团队中的无人机自主选举出团队领导,由团队领导对整个团队或子团队进行逻辑上的集中管理。最后对该体系结构实现中存在的几个问题进行分析并给出解决办法。设计过程表明,该体系结构能够满足所提出的功能需求。

摘要：针对多无人机系统给定时间最优集结问题,建立了基于时域映射的分布式优化框架。首先,引入一类特殊的时域映射,将原时域的给定时间决策问题转化为了无限域中的渐近稳定问题,简化了分析设计流程。其次,进一步设计了给定时间梯度下降算法,其收敛时间与系统初始条件及其他参数无关,能够被预先给定,且算法时变增益的使用消除了参数选择过程,在全局信息严重匮乏的情况下仍然适用。仿真结果表明:所提方法能够在给定时间内实现多无人机分布式最优集结,并保证任务时间内闭环系统全局有界。

摘要：针对一类具有非对称输入饱和与时变输出约束的多无人机系统,提出一种自适应固定时间一致性姿态控制算法。首先,设计障碍李亚普诺夫函数限制姿态角输出信号在预设时变约束的边界内,同时利用径向基神经网络解决不确定非线性问题。其次,设计与无人机姿态系统相同阶次的辅助系统,并利用辅助信号与误差变量构建坐标变换,补偿非对称输入饱和的影响。基于固定时间理论和李亚普诺夫稳定性理论,证明该控制算法能够保证多无人机系统的姿态角一致性跟踪误差在固定时间内收敛到原点附近的邻域内,且闭环系统内所有信号都是有界的。最后,通过仿真结果验证所提控制算法的有效性。

摘要：考虑到无人机飞行过程中受到短时有界阵风扰动,设计了H∞控制器使领导者追踪期望轨迹,跟随者形成期望编队。通过对包含领导者多无人机系统通信拓扑结构分解,将编队-追踪控制问题转换为两个系统的渐进稳定性问题,借助线性矩阵不等式和Lyapunov函数给出了控制器设计步骤的合理性证明。最后对多无人机系统进行仿真,所设计的控制器能够实现编队-追踪控制并满足暂态性能指标。

摘要：针对切换拓扑条件下的多无人机系统编队包含控制问题,基于一致性算法设计了分布式控制器,通过变量代换将领导者的编队控制问题先转化为一致性问题,再通过对Laplacian矩阵的特殊分解,将一致性问题简化为低阶系统的渐进稳定性问题;通过具有多领导者的Laplacian矩阵性质,将跟随者的包含控制问题转化为渐进稳定性问题。文中给出切换拓扑平均驻留时间概念,结合线性矩阵不等式和Lyapunov函数给出了一致性控制器的设计步骤,并证明了在所设计的控制器作用下,切换拓扑图条件下的多无人机系统能够实现编队包含状态飞行。在三维空间中对多无人机系统系统进行仿真验证,结果表明所设计的一致性控制器解决了切换拓扑条件下的多无人机系统编队包含控制问题。

摘要：针对联合连通拓扑条件下具有多个领导者的多无人机系统编队包含控制问题,分别为领导者和跟随者设计分布式一致性控制器,依据领导者和跟随者对Laplacian矩阵进行分块,对具有有向生成树的Laplacian矩阵进行特殊分解,将领导者的编队控制问题简化为低阶时变系统的渐近稳定性问题。定义跟随者实现包含控制误差量,将跟随者的包含控制问题简化为时变系统的渐近稳定性问题。利用平均化方法,将两个时变系统的渐近稳定性问题转化为两个时间平均系统的渐近稳定性问题,借助线性矩阵不等式和Lyapunov函数给出了控制器的设计步骤,使得多无人机系统的通信拓扑切换足够快,多无人机系统就能在联合连通拓扑条件下实现编队包含控制。通过仿真验证,结果表明所设计控制器的有效性。