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题名基于预设时间一致性理论的无人机编队控制
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作者
李俊辉
王伟
王雨辰
纪毅
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机构
北京理工大学空天科学与技术学院
北京理工大学先进结构技术研究院
北京信息科技大学自动化学院
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出处
《兵工学报》
北大核心
2025年第8期18-31,共14页
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基金
国家自然科学基金项目(52272358、52402442)
中国科协青年人才托举项目(YESS20230098)
北京市青年人才托举项目(BYESS2023310)。
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文摘
无人机编队可以实现复杂的集体任务,降低单个无人机的风险和操作难度。针对三维场景下的无人机集群编队控制问题,基于预设时间稳定理论和多智能体一致性理论,设计领-从结构下的分布式编队复合控制方法。通过分析无人机实际输入与等效控制之间的关系,建立多机运动学模型。为提高无人机对外部扰动的鲁棒性,结合自抗扰控制理论设计一种预设时间收敛扩张状态观测器,实现对扰动的在线估计。进一步,考虑到只有与领航者连通的跟随者能获取领航者的状态信息,提出一种预设时间收敛的分布式估计器,以快速估计领航者的状态。结合观测器及估计器的输出,提出一种预设时间收敛的一致性编队控制协议,并通过Lyapunov理论证明闭环系统的预设时间稳定性。通过构建数值仿真实验,验证了新方法的有效性。研究结果表明,新设计的控制方法在存在外部扰动的情况下可以实现预设时间内稳定的无人机编队协同控制。
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关键词
无人机
编队控制
预设时间稳定
扩张状态观测器
分布式估计器
多智能体一致性理论
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Keywords
unmanned aerial vehicle
formation control
prescribed-time stability
extended state observer
distributed estimator
multi-agent consensus theory
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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