研究了無人機(jī)-無人車異構(gòu)系統(tǒng)時(shí)變輸出編隊(duì)控制與擾動(dòng)抑制問題,要求多無人機(jī)與無人車在受到未知外部擾動(dòng)的情況下,保持設(shè)計(jì)的輸出時(shí)變編隊(duì)構(gòu)型。首先,對(duì)無人機(jī)與無人車進(jìn)行單體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模,同時(shí)建立擾動(dòng)模型,并引入代數(shù)圖論概念,建立異構(gòu)集群系統(tǒng)的協(xié)同控制模型。然后,對(duì)各無人機(jī)-無人車設(shè)計(jì)了具有分層架構(gòu)的分布式時(shí)變輸出編隊(duì)控制器,包含基于一致性理論的編隊(duì)中心估計(jì)項(xiàng)和基于內(nèi)模原理的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償項(xiàng)。進(jìn)一步分析異構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)變編隊(duì)的可行性條件,給出了分布式編隊(duì)控制器的參數(shù)選取算法,并證明了時(shí)變編隊(duì)控制器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,通過仿真算例來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的編隊(duì)控制器的有效性。 

【文章來源】：航空學(xué)報(bào). 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

麥克納姆輪無人車示意圖

每個(gè)無人機(jī)/無人車自身的姿態(tài)穩(wěn)定控制是編隊(duì)控制的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面也有著豐富的理論研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)；但是編隊(duì)運(yùn)動(dòng)控制的研究重點(diǎn)在于多無人機(jī)-無人車之間的相對(duì)位置、形成的編隊(duì)構(gòu)型以及整體的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)等問題，因此，在本文的編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)及分析中，合理地忽略姿態(tài)控制的動(dòng)態(tài)過程，僅考慮各無人機(jī)/無人車在空間中的位置控制。給出如圖2所示的無人機(jī)-無人車異構(gòu)集群系統(tǒng)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，每個(gè)無人機(jī)/無人車在內(nèi)環(huán)獨(dú)立進(jìn)行姿態(tài)控制，在外環(huán)進(jìn)行編隊(duì)控制時(shí)每個(gè)無人機(jī)/無人車獲取自身和鄰居的位置、速度等狀態(tài)信息，由1.3節(jié)建立的動(dòng)力學(xué)模型特性可知無人車可直接響應(yīng)速度指令，無人機(jī)通過姿態(tài)控制實(shí)現(xiàn)編隊(duì)環(huán)所需的輸出。在實(shí)際的無人機(jī)/無人車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，麥克納姆輪無人車可以通過在內(nèi)環(huán)的速度控制解算實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動(dòng)，四旋翼無人機(jī)的位置控制可以通過調(diào)整姿態(tài)和推力實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動(dòng)，且內(nèi)外環(huán)的控制輸出頻率和響應(yīng)時(shí)間常數(shù)均有數(shù)量級(jí)的差距，因此，在編隊(duì)控制器分析設(shè)計(jì)時(shí)，其姿態(tài)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程相對(duì)于編隊(duì)控制可以忽略。

異構(gòu)系統(tǒng)作用拓?fù)淙鐖D3所示，通信結(jié)構(gòu)為有向通信拓?fù)�，滿足具有生成樹。無人機(jī)與無人車期望形成旋轉(zhuǎn)圓形編隊(duì)的構(gòu)型。2輛無人車在地面運(yùn)行，2架無人機(jī)定高模式飛行，故本仿真中只考慮XY平面內(nèi)的時(shí)變輸出編隊(duì)控制與擾動(dòng)抑制問題。4.1.2 期望時(shí)變編隊(duì)構(gòu)型設(shè)計(jì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3547047