多无人机编队分组决策与一致性 被引量：9

1

作者 李聪 王勇 +2 位作者 周欢 黄汉桥 王骁飞 《电光与控制》 北大核心 2017年第10期12-16,共5页

针对现阶段分组一致性协议应用的局限性,提出了模糊C-均值聚类算法和考虑子编队之间信息交互的分组一致性控制协议。首先,构建了包含多无人机编队作战关键因素的无人机向量,基于模糊C-均值聚类算法实现了贴合实战需求的编队拆分分组。其... 针对现阶段分组一致性协议应用的局限性,提出了模糊C-均值聚类算法和考虑子编队之间信息交互的分组一致性控制协议。首先,构建了包含多无人机编队作战关键因素的无人机向量,基于模糊C-均值聚类算法实现了贴合实战需求的编队拆分分组。其次,针对现有分组一致性算法的局限性,提出了一种考虑子编队之间信息交互的分组一致性控制协议,并利用稳定性理论和矩阵论知识推导了相应判据准则。仿真结果表明,所设计的编队分组决策方法和一致性协议可有效实现编队拆分分组和子编队状态的分组一致性,仿真实验验证了判据准则的正确性。 展开更多

关键词 多无人机编队 队形拆分 分组一致性 模糊C-均值聚类

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多无人机编队自主协同控制架构 被引量：11

2

作者 李相民 颜骥 刘波 《电光与控制》 北大核心 2015年第3期1-6,共6页

提出了动态环境下多无人机编队执行不同使命任务的自主协同控制系统结构。按照分层递阶的思想,将多无人机编队作战系统分为两级分层控制结构和五层功能结构,从不同层级实现无人机群的自主控制,保证了机群指挥的统一性、控制的灵活性和... 提出了动态环境下多无人机编队执行不同使命任务的自主协同控制系统结构。按照分层递阶的思想,将多无人机编队作战系统分为两级分层控制结构和五层功能结构,从不同层级实现无人机群的自主控制,保证了机群指挥的统一性、控制的灵活性和系统的可扩展性;采用灵活的系统通信结构以应对战场环境的不确定性;个体无人平台之间局部相互作用引起的涌现行为及无人机功能编队之间的分布式任务规划,自下而上地驱动作战系统的资源优化配置,结合自上而下的系统指控组织动态适应性优化,优化了系统指控组织结构,有效地整合了战场资源。 展开更多

关键词 多无人机编队 自主协同控制 分层递阶 指控组织

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分布式多无人机编队飞行的阵形保持策略 被引量：8

3

作者 李文皓 张珩 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第20期4765-4768,共4页

设计了一种仅采用相对位置偏差状态进行多无人机编队阵形保持的分布式保持策略。首先,分析多无人机编队的特点及其阵形保持问题,提出其阵形保持策略的要求,然后设计一种采用局部阵形状态制定的阵形保持策略。该保持策略从非一致性的冗... 设计了一种仅采用相对位置偏差状态进行多无人机编队阵形保持的分布式保持策略。首先,分析多无人机编队的特点及其阵形保持问题,提出其阵形保持策略的要求,然后设计一种采用局部阵形状态制定的阵形保持策略。该保持策略从非一致性的冗余状态中进行简洁的处理,判断阵形的保持状态,采取相应的保持机制。最后,应用于几个多无人机编队飞行的例子,仿真结果验证了该保持策略的可行性。 展开更多

关键词 多无人机编队飞行 分布式 保持策略 非一致状态

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多无人机编队自主重构的内点算法 被引量：2

4

作者 王建宏 朱永红 +1 位作者 许莺 熊朝华 《电光与控制》 北大核心 2017年第3期1-6,共6页

考虑多无人机编队自主重构的优化设计问题,联合编队过程中的3类代价函数、无人机的非线性动力学方程以及4类不等式约束条件,构成一个非线性多目标优化模型。采用加权和策略并将所有的等式和不等式约束分别组合,将非线性多目标优化模型... 考虑多无人机编队自主重构的优化设计问题,联合编队过程中的3类代价函数、无人机的非线性动力学方程以及4类不等式约束条件,构成一个非线性多目标优化模型。采用加权和策略并将所有的等式和不等式约束分别组合,将非线性多目标优化模型转化为一个标准的非线性单目标优化模型。采用运筹学中的内点算法来求解最优解,并在算法的实现过程中做了某些改进,以避免出现矩阵的秩亏损。从理论上证明多目标优化在加权和策略下与单目标优化间的等价性。最后用仿真算例验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 多无人机编队 自主重构 内点算法 多目标优化

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多无人机编队异常检测的偏差补偿估计 被引量：2

5

作者 王建宏 许莺 +1 位作者 熊朝华 徐欣 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第29期87-94,共8页

为避免多假设检验及概率不等式的复杂性,采用数据驱动的检测法,无需无人机的先验结构信息,仅利用无人机模型的输入-输出观测数据序列来实现多无人机编队的异常检测。对于各架无人机的非线性未知关系式,利用可无限逼近的基函数簇将原非... 为避免多假设检验及概率不等式的复杂性,采用数据驱动的检测法,无需无人机的先验结构信息,仅利用无人机模型的输入-输出观测数据序列来实现多无人机编队的异常检测。对于各架无人机的非线性未知关系式,利用可无限逼近的基函数簇将原非线性未知关系式展开,将其表示成回归矢量与参数矢量的线性回归形式。采用最小二乘法求解参数估计矢量,再通过残差来设计异常检测器。当非线性关系式中仅包含有输入量时,通过最小二乘法得到的残差异常检测器可达到较好的性能。当非线性关系式中同时包含有输入和输出量时,由最小二乘法得到参数估计矢量是有偏估计,此有偏估计势必会影响最终的残差异常检测器。因此在有偏参数估计矢量中添加偏差补偿项,使之成为无偏估计矢量;并推导此偏差补偿项的表示形式,证明添加此偏差补偿项后的无偏性,提出替换偏差补偿项中某矩阵的构造方法。最后用仿真算例验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 多无人机编队 异常检测 非线性辨识 偏差补偿估计

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多无人机编队异常检测的稀疏优化算法 被引量：1

6

作者 王建宏 许莺 +1 位作者 熊朝华 徐波 《电光与控制》 北大核心 2015年第8期1-7,共7页

针对多无人机编队的异常检测问题,为避免多假设检验及概率不等式的复杂性,将异常检测问题转化为一个线性未知参数矢量的辨识过程。在有无异常检测个数的先验条件下,分别构造极大似然辨识问题和非凸的稀疏优化问题,利用最优必要条件求解... 针对多无人机编队的异常检测问题,为避免多假设检验及概率不等式的复杂性,将异常检测问题转化为一个线性未知参数矢量的辨识过程。在有无异常检测个数的先验条件下,分别构造极大似然辨识问题和非凸的稀疏优化问题,利用最优必要条件求解最优估计值。采用松弛法将非凸稀疏优化规划成易于求解的凸优化问题。针对凸优化问题中的范数形式,分别应用最优必要条件和快速梯度算法来近似估计最优值,并分析快速梯度算法的收敛不等式。最后用仿真算例验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 多无人机编队 异常检测 稀疏优化 快速梯度算法

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多无人机编队突发威胁规避路径规划算法 被引量：6

7

作者 高晔 周军 +3 位作者 谢亚恩 吴限德 郭建国 郝勇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2036-2043,共8页

针对复杂环境中多无人机编队突发威胁规避问题,本文提出了一种基于凸优化算法的实时路径规划方法。首先,基于突发威胁模型、无人机飞行模型将突发威胁规避问题建模成一个受约束的最优化问题;其次,基于等效变换将原始最优化问题转化成一... 针对复杂环境中多无人机编队突发威胁规避问题,本文提出了一种基于凸优化算法的实时路径规划方法。首先,基于突发威胁模型、无人机飞行模型将突发威胁规避问题建模成一个受约束的最优化问题;其次,基于等效变换将原始最优化问题转化成一系列待求解的凸优化问题;然后,运用凸优化算法进行迭代求解,并对得到的路径进行插值得到路径函数。由于优化过程采用直接法进行迭代求解,所以算法运算效率较高,能够实现路径的实时规划。基于Matlab对所设计路径规划算法的仿真验证结果表明:所提出的算法能够实现多无人机编队突发威胁的实时规避。 展开更多

关键词 多无人机编队 凸优化算法 突发威胁 威胁规避 路径规划 MATLAB 威胁模型 规避路径 等效变换

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基于群集行为的分布式多无人机编队动态避障控制 被引量：28

8

作者 费思远 鲜斌 王岭 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-11,共11页

针对无人机编队保持和动态障碍物规避控制问题,本文提出了一种新的基于群集行为的分布式多无人机编队控制和避障控制算法.首先考虑了由机间气流等因素带来的干扰,基于吸引/排斥势场和一致性方法,设计了分布式无人机编队的队形保持控制算... 针对无人机编队保持和动态障碍物规避控制问题,本文提出了一种新的基于群集行为的分布式多无人机编队控制和避障控制算法.首先考虑了由机间气流等因素带来的干扰,基于吸引/排斥势场和一致性方法,设计了分布式无人机编队的队形保持控制算法,对编队内无人机之间的距离进行控制.进一步考虑外部移动障碍对无人机编队的影响,引入了排斥势场产生避障行为,从而控制无人机编队规避移动障碍物.然后,基于Lyapunov的稳定性分析方法,证明了多无人机编队闭环系统的稳定性和系统状态误差的最终有界性.最后在四旋翼无人机编队实验平台上进行了室内飞行实验验证.实验结果表明,本文提出的分布式群集编队避障控制算法可以有效控制无人机编队规避外部障碍物,且具有规避障碍后的队形重构能力. 展开更多

关键词 群集行为 多无人机编队 分布式控制 避障控制 实验验证

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基于多智能体协同的无人机编队控制研究 被引量：1

9

作者 甘良棋 董超 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第S02期662-668,共7页

无人机的应用在各方面越来越受到大家的重视,特别是应用在复杂多变的战场中,其具有独特的优势。但是战场中单架次无人机作战能力非常有限,只能完成单一任务且效率较低。多无人机编队协同,可以充分发挥无人机编队的优势,实现更广泛的任... 无人机的应用在各方面越来越受到大家的重视,特别是应用在复杂多变的战场中,其具有独特的优势。但是战场中单架次无人机作战能力非常有限,只能完成单一任务且效率较低。多无人机编队协同,可以充分发挥无人机编队的优势,实现更广泛的任务覆盖、更高效的任务执行能力。首先分析了多智能体组网、无人机编队协同动态组网的应用背景和应用场景,提出了“空-天-低空-陆地”联合通信的域,可以实现不同空间层次之间的信息数据传输,达到战场统一指挥和协同作战,提高作战效率;然后,分析之后建立了单个无人机的数学模型,设计了单个无人机的飞行控制器,且通过仿真得出翻滚角、俯仰角和偏航角响应时间分别为0.5 s,0.3 s和2.5 s;之后,基于AirSim插件、Matlab/Simulink、Python等工具设计了无人机编队协同控制系统,可以实现任务场景仿真、各无人机飞行数据的收集和处理;最后,为了解决各个无人机之间的数据交互和决策等问题,设计了协同通信控制模块,并且给出了具体的硬件原理、数据交互的通信协议等,通过仿真和实验完成了无人机编队协同控制系统,为现代战争中趋于无人作战提供一定的理论和实际参考意义。 展开更多

关键词 多无人机编队协同 多智能体 联合通信的域 空-天-低空-陆地 协同通信控制模块

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无人飞行器集群自主控制:预设性能驱动的安全编队控制

10

作者 方浩 赵欣悦 陈杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期931-941,共11页

针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,... 针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,基于控制障碍函数描述无人机的安全状态集合并建立二次规划问题,利用Karush-Kuhn-Tucker条件得到最小干预安全控制器的闭式解.最后,利用安全控制的闭式解构造辅助系统,实现性能函数的自适应更新.理论分析表明,该算法能够在编队跟踪与安全性冲突条件下确保系统安全,在不发生冲突时实现性能约束下的编队跟踪.仿真结果验证了提出算法的有效性. 展开更多

关键词 多无人机编队跟踪 安全控制 预设性能控制 控制障碍函数 辅助系统

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基于虚拟结构法的分布式多无人机鲁棒编队控制 被引量：60

11

作者 李正平 鲜斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2423-2431,共9页

针对多无人机编队控制(UAVs)问题,本文提出了一种基于虚拟结构法的非线性鲁棒控制算法.首先将编队控制问题转化成两个子问题:在惯性坐标系下虚拟刚体(VRB)光滑轨迹的生成设计,以及在虚拟刚体坐标系下的无人机编队队形控制设计.针对部分... 针对多无人机编队控制(UAVs)问题,本文提出了一种基于虚拟结构法的非线性鲁棒控制算法.首先将编队控制问题转化成两个子问题:在惯性坐标系下虚拟刚体(VRB)光滑轨迹的生成设计,以及在虚拟刚体坐标系下的无人机编队队形控制设计.针对部分无人机无法直接获取虚拟刚体状态的约束,通过引入相邻无人机的跟踪状态,实现了分布式的编队控制.同时,考虑多无人机近距离编队飞行时相互间的气流扰动影响,设计了基于supertwisting的鲁棒控制算法,提高了编队系统的控制精度和稳定性.利用Lyapunov稳定性分析方法,证明了位置跟踪误差在有限时间内收敛到滑模面,得到闭环系统全局渐近稳定的结果.最后通过实际飞行实验,验证了所提控制算法的有效性和鲁棒性. 展开更多

关键词 多无人机编队 虚拟结构法 队形变换 鲁棒控制 分布式通信 实验验证

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间歇通信条件下多无人机保性能编队追踪控制 被引量：6

12

作者 权婉珍 罗哲 +2 位作者 杨小冈 韩心中 席建祥 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期3288-3294,共7页

针对多无人机系统在通信链路非周期性中断情况下的优化编队控制问题,提出了一种多无人机保性能编队追踪控制方法。首先,引入一种分布式性能指标,用于描述多无人机系统编队调节性能。然后,设计了间歇型多无人机编队追踪控制器,可在通信... 针对多无人机系统在通信链路非周期性中断情况下的优化编队控制问题,提出了一种多无人机保性能编队追踪控制方法。首先,引入一种分布式性能指标,用于描述多无人机系统编队调节性能。然后,设计了间歇型多无人机编队追踪控制器,可在通信时段根据无人机间局部交互信息构建分布式反馈控制,并在中断时段中止对无人机的编队追踪控制,以应对间歇通信的影响。同时,获得了间歇通信条件下多无人机保性能编队追踪控制判据,确定了多无人机系统的保性能上界。最后,通过仿真算例验证了理论结果的有效性。 展开更多

关键词 多无人机编队 间歇通信 保性能 追踪控制

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基于方位信息的无人机编队控制设计与验证 被引量：2

13

作者 孙文涵 鲜斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1537-1546,共10页

本文主要研究了无人机编队的抗扰跟踪控制设计.针对各无人机只能获取邻机方位信息的情况,文章设计了一种新的非线性控制器以完成多无人机系统的编队形成与跟踪任务.考虑到无人机系统易受外界扰动影响的特性,采用Leader-Follower式编队方... 本文主要研究了无人机编队的抗扰跟踪控制设计.针对各无人机只能获取邻机方位信息的情况,文章设计了一种新的非线性控制器以完成多无人机系统的编队形成与跟踪任务.考虑到无人机系统易受外界扰动影响的特性,采用Leader-Follower式编队方法,通过引入Leader位置信息来矫正基于方位信息的无人机编队系统的位置漂移.将反步法设计结合自适应设计与鲁棒控制设计,来补偿未知参数与未知外界扰动对多无人机编队系统造成的影响,提高了多无人机方位编队系统的鲁棒性.然后,基于Lyapunov分析方法证明了系统的稳定性.最后,搭建了四旋翼无人机编队实验平台,进行了基于方位信息的编队形成与跟踪飞行实验,并与PD控制器进行了对比实验.飞行实验结果验证了算法的有效性与实用性. 展开更多

关键词 多无人机编队 方位角编队控制 非线性控制 实验验证

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基于自适应迭代学习的多智能体系统编队控制

14

作者 蔡军 潘锡山 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期76-84,共9页

针对带未知时变参数的非线性多智能体系统的编队问题,提出一种分布式自适应迭代学习控制策略。首先,通过傅里叶级数对系统的不确定参数进行展开,采用一个收敛级数序列处理傅里叶级数展开产生的截断误差,结合多智能体运行过程中的编队误... 针对带未知时变参数的非线性多智能体系统的编队问题,提出一种分布式自适应迭代学习控制策略。首先,通过傅里叶级数对系统的不确定参数进行展开,采用一个收敛级数序列处理傅里叶级数展开产生的截断误差,结合多智能体运行过程中的编队误差推导自适应迭代学习控制律和参数更新律;其次,针对领导者动态对大部分智能体都是未知的情况,设计新的辅助控制来补偿未知动态和避免未知有界干扰;然后,基于李亚普诺夫能量函数证明了在所设计控制律作用下多智能体系统编队误差随着迭代次数的增加在有限时间内趋于0;最后,将该控制策略运用到多无人机编队系统中,并通过搭建半物理实验平台,验证了控制方法的有效性。实验结果表明该控制方法可以确保多智能体快速形成所需编队,并且每个智能体在有限时间内可以精确跟踪期望轨迹。所提方法充分考虑了多智能体系统的参数不确定性以及抗干扰的能力,为实际应用中复杂多智能体系统的精确控制提供了有效的方法。 展开更多

关键词 多智能体系统 自适应迭代学习控制 时变参数 多无人机编队系统

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异构UAV编队反雷达作战中任务分配方法 被引量：20

15

作者 林君灿 贾高伟 侯中喜 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1986-1992,共7页

针对异构无人机编队在反雷达作战中的任务分配特点,建立了无人机与执行任务之间合理的协同约束关系,提出了基于时间窗的异构无人机编队混合整数线性规模型。同时,结合遗传算法的全局搜索和并行计算能力,提出了基于时间窗的多层编码遗传... 针对异构无人机编队在反雷达作战中的任务分配特点,建立了无人机与执行任务之间合理的协同约束关系,提出了基于时间窗的异构无人机编队混合整数线性规模型。同时,结合遗传算法的全局搜索和并行计算能力,提出了基于时间窗的多层编码遗传算法实现异构无人机编队任务分配。仿真实验和分析表明了两种算法的有效性,并对比分析了它们的优势与适用范围。 展开更多

关键词 异构 多无人机编队 任务分配 混合整数线性规划 遗传算法

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基于领导跟随一致性理论的队形保持策略 被引量：1

16

作者 胡朝晖 李聪 +2 位作者 王勇 周欢 王骁飞 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2019年第5期61-65,69,共6页

针对多无人机编队飞行过程中的队形保持问题,提出了二阶非线性切换拓扑结构下的领导跟随一致性控制协议。利用构建的利亚普诺夫函数和线性矩阵不等式给出了判据及相应的稳定性证明。仿真结果表明利用所设计的领导跟随一致性控制协议,可... 针对多无人机编队飞行过程中的队形保持问题,提出了二阶非线性切换拓扑结构下的领导跟随一致性控制协议。利用构建的利亚普诺夫函数和线性矩阵不等式给出了判据及相应的稳定性证明。仿真结果表明利用所设计的领导跟随一致性控制协议,可有效实现多无人机在相同速度下保持期望的队形协同飞行。 展开更多

关键词 多无人机编队 领导跟随一致性协议 切换拓扑 非线性模型

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