發(fā)布時間：2021-03-26 23:34

　　近年來,旋翼無人機（以下簡稱無人機）技術(shù)快速發(fā)展,單架無人機廣泛應用于各個領(lǐng)域,例如偵查搜索、救災應急、電力巡檢和物流配送等。然而單架無人機的尺寸、視野、載荷等自身條件有限,并且在執(zhí)行任務時,如果受到攻擊或者發(fā)生故障會導致整個任務的失敗,而多架無人機協(xié)同作業(yè)則可以彌補單架無人機的局限性,多無人機系統(tǒng)具有較好的容錯性、擴展性和魯棒性,在執(zhí)行復雜任務時,能夠提高任務的執(zhí)行效率,有更大的優(yōu)勢和發(fā)展前景。本文主要基于有限時間一致性理論和事件觸發(fā)通信機制設計多無人機分布式編隊控制算法,并搭建實驗平臺進行算法驗證。本文主要內(nèi)容包含以下幾點:首先針對多無人機系統(tǒng),提出了一種分層編隊控制框架,該框架包括上層協(xié)同控制層和下層跟蹤控制層。在上層控制層,基于有限時間一致性理論設計協(xié)同控制算法,可得到虛擬速度和虛擬位置,并使得虛擬速度達到一致性,虛擬位置達到期望的虛擬編隊形態(tài)。在下層跟蹤控制層,基于PID理論設計跟蹤控制算法,使得實際位置和速度分別跟蹤虛擬位置和速度,從而實現(xiàn)多無人機形成期望的編隊形態(tài)。并進一步分析了控制算法的穩(wěn)定性,仿真結(jié)果驗證了該分層控制框架的可行性。其次,在分層控制框架的基礎上,將事件觸... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

軍用無人機

無人家編隊表演

杭州電子科技大學碩士學位論文4用所有無人機的狀態(tài)信息，從而提高多無人機系統(tǒng)的魯棒性[19]。圖1.3蘇黎世聯(lián)邦理工大學協(xié)同編隊實驗圖1.4我國第一個固定翼集群編隊飛行實驗國內(nèi)對無人機協(xié)同編隊控制技術(shù)的研究雖然起步相對較晚，但國家對此越來越重視，正大力推動發(fā)展無人機編隊控制技術(shù)。2016年我國第一個固定翼無人機編隊飛行實驗以67架的數(shù)量刷新了之前由美國海軍保持的50架固定翼無人機集群飛行數(shù)量的記錄，如圖1.4所示，之后在2017年、2018年又分別以119架和200架的數(shù)量打破原先的記錄，該成果由國內(nèi)的電科院、清華大學和中科院等團隊攜手完成。此外，國防科技大學的劉歡教授等針對無人機編隊控制問題，提出了基于反步法和Leader-follower策略的控制算法，而為了解決通信阻塞問題，設計了基于圖論的狀態(tài)估計算法，最后給出了三架followers和一架leader的仿真實驗結(jié)果[20]。北京航空航天大學的段海濱教授通過對鴿群特有的層級行為的研究，提出了一種基于鴿群行為機制的多無人機自主編隊控制器，并采用人工勢場理論和圖論對編隊的拓撲結(jié)構(gòu)進行建模分析，通過仿真實驗驗證了該控制器的穩(wěn)定性和有效性[21]。天津大學的宗群教授在考慮環(huán)境干擾、慣性不確定性和執(zhí)行器飽和等干擾的情況下，針對飛行器同步問題，設計了基于一致性算法和非奇異終端滑模設計分散式有限時間姿態(tài)同步控制器[22]。哈爾濱工業(yè)大學的賴云暉基于圖論設計編隊模型，采用領(lǐng)導-跟隨法設計分布式編隊控制算法，通過三架無人機進行多機編隊飛行測試[23]。


本文編號：3102442