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Research on fixed-time time-varying formation of heterogeneous multi-agent systems based on tracking error observer under DoS attacks
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作者 Jiqing Luo Husheng Fang +2 位作者 Yue Zhong Jing Zhang Shengli Song 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第12期211-225,共15页
In this paper,the fixed-time time-varying formation of heterogeneous multi-agent systems(MASs) based on tracking error observer under denial-of-service(DoS) attacks is investigated.Firstly,the dynamic pinning strategy... In this paper,the fixed-time time-varying formation of heterogeneous multi-agent systems(MASs) based on tracking error observer under denial-of-service(DoS) attacks is investigated.Firstly,the dynamic pinning strategy is used to reconstruct the communication channel for the system that suffers from DoS attacks to prevent the discontinuous transmission information of the communication network from affecting MASs formation.Then,considering that the leader state is not available to each follower under DoS attacks,a fixed-time distributed observer without velocity information is constructed to estimate the tracking error between followers and the leader.Finally,adaptive radial basis function neural network(RBFNN) is used to approximate the unknown ensemble disturbances in the system,and the fixed-time time-varying formation scheme is designed with the constructed observer.The effectiveness of the proposed control algorithm is demonstrated by the numerical simulation. 展开更多
关键词 Denial-of-service attacks Dynamic pinning Fixed-time tracking error observer Adaptive RBFNN Fixed-time time-varying formation
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随机事件触发通讯下多航天器系统分布式编队跟踪控制
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作者 先程鑫 赵宇 温广辉 《指挥与控制学报》 北大核心 2025年第3期361-370,共10页
旨在解决通信资源受限的多航天器系统分布式编队跟踪控制问题。将多航天器系统的运动轨道方程用线性空间方程表示,并引入随机事件触发通信机制提出一类分布式编队跟踪算法。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性,并证明系统不存... 旨在解决通信资源受限的多航天器系统分布式编队跟踪控制问题。将多航天器系统的运动轨道方程用线性空间方程表示,并引入随机事件触发通信机制提出一类分布式编队跟踪算法。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性,并证明系统不存在Zeno行为。提出的随机事件触发分布式编队跟踪算法能够使得多个航天器能够以固定的编队构型跟踪上太空目标的平均运动轨迹,并减少航天器间的通信频率。最后仿真验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 多航天器系统 分布式控制 编队跟踪控制 随机事件触发通信机制
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具有领导-跟随双层编队的UAV集群跟踪控制
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作者 张青川 王乐 +1 位作者 席建祥 王成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2331-2342,共12页
针对具有多个领导者的四旋翼无人机集群,提出领导-跟随双层结构时变编队跟踪控制分析与设计方法。利用无人机局部邻域信息,构造时变编队跟踪控制协议;基于领导-跟随双层编队通信拓扑结构,给出编队中心的显式表达式和编队跟踪的充分条件... 针对具有多个领导者的四旋翼无人机集群,提出领导-跟随双层结构时变编队跟踪控制分析与设计方法。利用无人机局部邻域信息,构造时变编队跟踪控制协议;基于领导-跟随双层编队通信拓扑结构,给出编队中心的显式表达式和编队跟踪的充分条件;通过构造并求解代数Riccati方程,提出一种领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议的设计方法;利用四旋翼无人机集群飞行平台开展领导-跟随双层结构编队跟踪飞行实验。结果表明:所设计的领导-跟随双层结构编队跟踪控制协议可以驱使具有多个领导者的四旋翼无人机集群系统形成期望的领导-跟随双层编队结构,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 领导-跟随双层编队结构 时变编队控制 编队跟踪 四旋翼无人机 分布式
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分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化 被引量:1
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作者 李芳 王岩飞 +1 位作者 闫鸿慧 张冰尘 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期1433-1436,共4页
沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精... 沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 分布式卫星SAR 沿航迹干涉(ATI) 构型优化
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分布式卫星干涉SAR测速误差分析 被引量:1
5
作者 余慧 王岩飞 +1 位作者 耿旭朴 闫鸿慧 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1497-1500,共4页
在应用分布式卫星干涉SAR进行地面运动目标检测(GMTI)时,由于卫星群的绕飞运动,各小卫星的航迹不完全平行,速度矢量存在差异,导致沿航迹干涉基线长度随时间不断变化,从而影响干涉相位图,带来测速误差和目标定位误差。针对此问题,该文分... 在应用分布式卫星干涉SAR进行地面运动目标检测(GMTI)时,由于卫星群的绕飞运动,各小卫星的航迹不完全平行,速度矢量存在差异,导致沿航迹干涉基线长度随时间不断变化,从而影响干涉相位图,带来测速误差和目标定位误差。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,建立了由基线长度变化导致的测速误差模型,提出了两种可有效消除此误差从而提高测速精度的信号处理方法。最后进行了计算机仿真实验,实验结论证实了文中所提出方法的有效性与准确性。 展开更多
关键词 分布式卫星 编队飞行 沿航迹干涉 误差分析
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多采摘机器人分布作业目标跟踪算法研究
6
作者 王娜 谢军艳 《农机化研究》 北大核心 2018年第8期213-217,共5页
为了满足采摘机器人编队对分布作业目标跟踪的需求,提出了一种基于网络节点的分布式目标跟踪算法。该算法将无线传感网络与数据融合技术相结合,应用于采摘机器人编队的目标跟踪。试验结果表明:该算法在采摘机器人分布式作业中,在满足目... 为了满足采摘机器人编队对分布作业目标跟踪的需求,提出了一种基于网络节点的分布式目标跟踪算法。该算法将无线传感网络与数据融合技术相结合,应用于采摘机器人编队的目标跟踪。试验结果表明:该算法在采摘机器人分布式作业中,在满足目标跟踪精度状态下,大幅度减少了数据融合的通信开销,能够准确完成对目标跟踪的要求,应用前景广阔。 展开更多
关键词 采摘机器人 分布作业 目标跟踪 机器人编队
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异构集群系统分布式自适应输出时变编队跟踪控制 被引量:19
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作者 田磊 董希旺 +3 位作者 赵启伦 李清东 吕金虎 任章 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2386-2401,共16页
提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在... 提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在已知或未知控制输入、领导者和跟随者均存在未知扰动、有向通信拓扑存在切换等多种因素并存的情况,结合观测器理论、自适应控制理论和滑模控制理论设计了完全分布式的输出时变编队跟踪控制协议,摆脱了对领导者控制输入上界值、与通信拓扑相关的拉普拉斯矩阵的特征值以及时变编队函数等全局信息的依赖.利用Lyapunov理论证明了在有向拓扑切换条件下异构集群系统的闭环稳定性.最后通过数值仿真对理论结果的有效性进行了验证. 展开更多
关键词 异构集群系统 时变编队跟踪 分布式控制 自适应控制 有向拓扑切换
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面向空地协同作战的无人机-无人车异构时变编队跟踪控制 被引量:21
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作者 周思全 化永朝 +2 位作者 董希旺 李清东 任章 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2019年第4期54-59,共6页
本文研究了无人机自主伴飞协同侦察技术中的异构集群系统空地协同时变编队跟踪控制问题,要求多无人机与无人车在形成期望时变编队构型的同时,实现对领导者参考轨迹的跟踪。首先,对无人机与无人车进行单体运动学与动力学建模,并引入代数... 本文研究了无人机自主伴飞协同侦察技术中的异构集群系统空地协同时变编队跟踪控制问题,要求多无人机与无人车在形成期望时变编队构型的同时,实现对领导者参考轨迹的跟踪。首先,对无人机与无人车进行单体运动学与动力学建模,并引入代数图论概念,建立异构集群系统的协同控制模型。然后,引入虚拟领导者刻画编队整体的运动轨迹,并基于对虚拟领导者状态的分布式观测器,对各无人机-无人车构造分布式编队跟踪控制器。进一步分析异构集群系统实现时变编队跟踪的可行性条件,给出编队跟踪控制器中各参数的选取方法。最后,给出了一个仿真例子来验证所设计控制器的有效性。 展开更多
关键词 异构集群系统 分布式控制 时变编队 跟踪控制 武器协同技术
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分布式小卫星雷达平台沿航向排列研究 被引量:2
9
作者 王彤 保铮 +1 位作者 廖桂生 邢孟道 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期663-667,共5页
以小卫星群作为平台的天基分布式雷达具有多种用途。沿航向直线排列是分布式小卫星群的一种特殊轨道构形。由于阵列的等锥角线和等多普勒频率线重合,给SAR成像和地面运动目标检测的信号处理带来了极大的便利。受到地球自转的影响,多颗... 以小卫星群作为平台的天基分布式雷达具有多种用途。沿航向直线排列是分布式小卫星群的一种特殊轨道构形。由于阵列的等锥角线和等多普勒频率线重合,给SAR成像和地面运动目标检测的信号处理带来了极大的便利。受到地球自转的影响,多颗卫星采用同一轨道飞行并不能真正实现沿航向直线分布。为了克服地球自转的影响,现提出满足Hill方程的一种基本不消耗燃料的轨道设计,使多颗卫星飞行在不同的轨道上而实现真正的沿航向直线分布。数学分析表明它可以有效消除地球自转的影响。结合SAR成像的仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 小卫星 分布式雷达 沿航向排列 轨道设计
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一种分布式多无人机协同定距盘旋跟踪制导律 被引量:3
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作者 冯运铎 吴炎烜 曹昊哲 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2060-2069,共10页
多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower... 多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower方法中编队过于依赖Leader的问题,提高了编队网络的鲁棒性。针对静止目标设计了基于相对距离与视线角的分布式多无人机协同制导律,并证明了系统稳定性;该制导律推广至对匀速及变速目标的跟踪制导;利用飞行控制器、模拟飞行软件X-Plane和仿真软件MATLAB/Simulink对上述静止、匀速和变速3种运动模式的目标分别进行协同跟踪半实物仿真,结果验证了所提制导律的有效性。 展开更多
关键词 无人机 分布式 编队 协同跟踪 定距盘旋 制导律 稳定性
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基于时变编队控制的有人-无人集群协同飞行策略 被引量:7
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作者 田磊 王晓东 +2 位作者 董希旺 化永朝 任章 《指挥与控制学报》 CSCD 2022年第1期57-63,共7页
提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略... 提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略的核心是使低成本的无人机始终处于我方高价值有人作战单元与敌方来袭导弹的视线轴上,承担被击落的风险,起到干扰、诱骗等作用,充当我方高价值有人作战单元的“忠诚僚机”.基于有限时间控制理论、观测器理论、自适应控制理论,给出了无人机在自身存在未知扰动且有人作战单元存在未知机动情况下能够实现该策略的分布式控制协议,并利用李雅普诺夫理论对协议的有效性进行了证明.最后通过数值仿真算例对理论结果进行了验证. 展开更多
关键词 分布式时变编队跟踪 有人 - 无人集群系统 有限时间控制 未知扰动 自适应控制协议
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基于非线性干扰观测器的船舶编队控制方法 被引量:2
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作者 董然 孙创 +3 位作者 傅强 李长江 魏薇 辛禄平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期697-705,共9页
考虑海上随机时变环境干扰,针对基于有向、时不变通信网络相联的多动力定位船设计编队控制器。本文提出一种非线性干扰观测器的设计方法来估计不确定环境干扰,证明所设计观测器的干扰估计误差能在有限时间内收敛。根据船舶编队的通信拓... 考虑海上随机时变环境干扰,针对基于有向、时不变通信网络相联的多动力定位船设计编队控制器。本文提出一种非线性干扰观测器的设计方法来估计不确定环境干扰,证明所设计观测器的干扰估计误差能在有限时间内收敛。根据船舶编队的通信拓扑,运用反步法设计分布式控制器来补偿环境干扰、实现编队精确控制;在设计中引入响应速度函数,以保证动力定位船在预设时间内的跟踪性能;并根据李雅普诺夫理论证明完整闭环动态系统的稳定性。仿真结果表明:本文设计的船舶编队控制器响应指令快速准确,且有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 编队控制 路径跟踪 干扰观测器 有限时间收敛 分布式控制器 响应速度函数
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基于状态观测器的多无人机编队跟踪控制 被引量:7
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作者 窦立谦 杨闯 +2 位作者 王丹丹 陈涛 秦新立 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期90-97,共8页
针对一组欠驱动四旋翼无人机在编队飞行中仅有部分无人机可以直接获取领机状态信息的问题,提出了一种基于状态观测器的分布式有限时间编队跟踪控制策略.根据四旋翼无人机系统严格反馈的结构特点,将四旋翼无人机的动力学模型划分为位置... 针对一组欠驱动四旋翼无人机在编队飞行中仅有部分无人机可以直接获取领机状态信息的问题,提出了一种基于状态观测器的分布式有限时间编队跟踪控制策略.根据四旋翼无人机系统严格反馈的结构特点,将四旋翼无人机的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统,然后分别进行位置控制器和姿态控制器的设计.首先,考虑到在分布式的编队控制策略下,并非所有的无人机都能直接与领机进行通信并获取领机的状态信息.对每架四旋翼无人机分别设计分布式有限时间状态观测器估计自身与领机的相对状态信息,稳定性分析表明所设计的状态观测器的观测误差能够在有限时间内趋近于零;其次,在四旋翼无人机状态观测器观测结果的基础上设计了有限时间位置控制器,稳定性分析表明位置控制器能够在有限时间内实现对领机位置的稳定跟踪;然后根据位置环控制量解算出期望的姿态角,基于滑模控制方法设计了姿态控制器,稳定性分析表明各架无人机的姿态角能在有限时间内跟踪上期望的姿态角;最后,从仿真结果中能够看出所设计的状态观测器的观测误差能够在有限时间内趋近于零,即每架无人机的状态观测器能够在有限时间内观测到自身与领机的相对状态信息.从无人机飞行轨迹中能够看出各架无人机能够在有限时间内形成并保持期望的队形. 展开更多
关键词 四旋翼无人机 编队跟踪控制 状态观测器 分布式 有限时间稳定
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基于干扰观测器的分布式四旋翼编队跟踪控制 被引量:6
14
作者 窦立谦 陈涛 毛奇 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期817-824,共8页
针对具有模型不确定性和外部干扰的一组欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于干扰观测器的分布式编队跟踪控制策略.根据系统严格反馈的结构特点,将四旋翼的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统.首先,根据快速终端滑模方法(FTSM)设计了... 针对具有模型不确定性和外部干扰的一组欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于干扰观测器的分布式编队跟踪控制策略.根据系统严格反馈的结构特点,将四旋翼的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统.首先,根据快速终端滑模方法(FTSM)设计了一个干扰观测器作为复合干扰的估计器;其次,基于图论和快速终端滑模技术,设计了分布式编队跟踪控制器来实现编队的形成和保持;并在两个子系统之间,引入三阶积分滤波器对姿态子系统的虚拟输入及其导数进行估计;最后,稳定性分析表明闭环控制系统是全局渐进稳定的.仿真结果表明所提出的分布式控制器是有效的. 展开更多
关键词 四旋翼 分布式编队跟踪 干扰观测器 快速终端滑模
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固定翼无人机编队协同控制算法及避撞研究 被引量:2
15
作者 代飞扬 周绍磊 +2 位作者 肖支才 祁亚辉 刘玄冰 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期246-253,共8页
首先以leader-follower结构的固定翼无人机编队为研究对象,建立了飞行动力学模型;分别对编队中的长机和僚机设计协同编队控制律,尤其是对僚机控制律进行改进,通过控制无人机的速度和滚转角实现僚机的状态跟踪控制;在主从编队的基础上,... 首先以leader-follower结构的固定翼无人机编队为研究对象,建立了飞行动力学模型;分别对编队中的长机和僚机设计协同编队控制律,尤其是对僚机控制律进行改进,通过控制无人机的速度和滚转角实现僚机的状态跟踪控制;在主从编队的基础上,引入分布式拓扑结构,实现相邻无人机之间的信息交互,并以此为基础增加避撞策略。最后,通过数据仿真对编队控制算法和避撞策略进行模拟实验,证明了无人机编队能有效地完成编队任务,并且避免编队内的互相碰撞。 展开更多
关键词 固定翼无人机编队 分布式 协同控制 跟踪控制 避撞
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基于方向信息的无人机群编队控制算法 被引量:2
16
作者 李碧燕 胡顺 《现代防御技术》 北大核心 2023年第2期55-61,共7页
针对无人机群的速度跟踪编队控制设计了基于方向信息的控制策略,其中无人机的控制器设计只依赖于临近无人机的相对方向,从而可以应用于无人机群通信受阻的情况。通过设计基于方向信息的比例积分控制器完成了无人机群编队系统的速度跟踪... 针对无人机群的速度跟踪编队控制设计了基于方向信息的控制策略,其中无人机的控制器设计只依赖于临近无人机的相对方向,从而可以应用于无人机群通信受阻的情况。通过设计基于方向信息的比例积分控制器完成了无人机群编队系统的速度跟踪问题,控制器的稳定性分析采用了基本Lyapunov函数的方法,与基于优化策略和持续激励方法相比更利于控制策略扩展应用到更加复杂的情形中。最后,分别通过定点和速度跟踪编队控制仿真实验,验证了控制方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机群 方向测量 编队控制 速度跟踪 分布式控制
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基于电量的USVs-UAV系统编队与避障分布式模型预测控制
17
作者 李志明 朱亚锟 +2 位作者 李垚森 袁超 郭戈 《自动化学报》 2025年第8期1777-1787,共11页
研究无人水面舰艇−无人机(USVs-UAV)系统中基于电量状态的编队控制、避障与轨迹跟踪问题,提出一种分布式模型预测控制方法以实现多无人载具协同.第一,基于USV电量设计编队模型,实时调整编队构型.第二,设计空海协同避障机制,利用UAV空中... 研究无人水面舰艇−无人机(USVs-UAV)系统中基于电量状态的编队控制、避障与轨迹跟踪问题,提出一种分布式模型预测控制方法以实现多无人载具协同.第一,基于USV电量设计编队模型,实时调整编队构型.第二,设计空海协同避障机制,利用UAV空中高度优势构建障碍物监测网络,实时更新水面障碍物信息至USV群.第三,优化控制框架将编队控制、避障与轨迹跟踪问题统一转化为带约束的优化问题,通过求解最优控制输入实现多无人载具协同. 展开更多
关键词 电量 编队控制 跟踪控制 避障 分布式模型预测控制
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