發(fā)布時(shí)間：2020-10-28 18:45

　　 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)在飛行過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)隊(duì)形保持控制與隊(duì)形重構(gòu)是至關(guān)重要的。本文主要應(yīng)用分布式控制思想進(jìn)行了隊(duì)形保持控制研究,應(yīng)用最優(yōu)控制思想進(jìn)行了隊(duì)形重構(gòu)控制研究。首先基于長(zhǎng)機(jī)-僚機(jī)模式的無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制構(gòu)型,本文給出了一種空間中的彈性距離矢量,把前后相鄰兩架無(wú)人機(jī)之間的相對(duì)距離描述成與飛行速度相關(guān)的函數(shù)關(guān)系,為編隊(duì)控制增加了一種彈性編隊(duì)控制方法。并基于此,建立了編隊(duì)僚機(jī)與長(zhǎng)機(jī)之間的誤差控制模型。對(duì)于隊(duì)形保持,文中忽略信息通訊的延時(shí),假定編隊(duì)拓?fù)涫欠�(wěn)定的,設(shè)計(jì)了一種僅包含位置狀態(tài)分布式反饋優(yōu)化控制器,并根據(jù)Lyapunov函數(shù)方法證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于該控制器,文中采用三機(jī)編隊(duì)分別進(jìn)行了三角型與線型編隊(duì)的加減速及轉(zhuǎn)彎情景的飛行控制仿真,驗(yàn)證了該控制器性能和彈性矢量的有效性。此外,與固定的非彈性的無(wú)人機(jī)編隊(duì)做了仿真對(duì)比,結(jié)果表明當(dāng)無(wú)人機(jī)做突然機(jī)動(dòng)時(shí),帶有彈性距離矢量的編隊(duì)具有控制代價(jià)小的特點(diǎn)。對(duì)于隊(duì)形重構(gòu),首先把編隊(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,給出了含有彈性距離的誤差控制模型。以控制代價(jià)為研究目標(biāo),把編隊(duì)重構(gòu)的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成為一個(gè)關(guān)于燃料的最優(yōu)控制問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際環(huán)境和控制條件,考慮最小安全距離,最大通信距離,編隊(duì)控制輸入的上下限以及重構(gòu)時(shí)間等約束量。通過(guò)采用Legendre偽譜法對(duì)模型的離散化處理求出該問(wèn)題的最優(yōu)近似解。仿真結(jié)果表明本文所提的方法能夠在滿(mǎn)足多種約束條件下得到隊(duì)形重構(gòu)的最優(yōu)飛行軌跡,能使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu),實(shí)現(xiàn)最小燃料消耗的目的。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V279;V249.1
【部分圖文】：

UAV 應(yīng)該是具備獨(dú)立自主功能，向人一樣具備“思考”能力的智不依賴(lài)人們的操作進(jìn)行自我判斷，自我決策以及自我任務(wù)執(zhí)行和行為控制主模式控制。但目前較多的無(wú)人機(jī)仍然需要人為干預(yù)控制，無(wú)人機(jī)處于半。近年隨著科技信息各方面的取得的驕人成績(jī)，無(wú)人機(jī)已開(kāi)始從半自主式智能化到智能化的轉(zhuǎn)變，無(wú)人機(jī)水平也在不斷提高。目前國(guó)外出現(xiàn)較為智，比如美國(guó) X-47B 和“幽靈射線”等已經(jīng)完成試飛并將在不久部署到實(shí)際德，英，法等歐洲國(guó)家也在聯(lián)合開(kāi)發(fā) UAV。中國(guó)的 UAV 厚積薄發(fā)，研制展開(kāi)，目前航空工業(yè)取得了豐碩成果，如眾所周知的“翼龍”，“翔龍”，“”等系列無(wú)人機(jī)，部分已經(jīng)進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。而，當(dāng) UAV 面對(duì)復(fù)雜環(huán)境以及特殊任務(wù)需求時(shí)，由于自身的特點(diǎn)如任務(wù)圍局限、執(zhí)行任務(wù)效率低等，單一的 UAV 就顯得杯水車(chē)薪。而人們受啟鳥(niǎo)、魚(yú)的集群行為，把多架無(wú)人機(jī)編排一起，構(gòu)成編隊(duì)以滿(mǎn)足某些場(chǎng)景需機(jī)編隊(duì)，也即把兩架或者兩架以上的同類(lèi)型或者不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)，按照一定的編隊(duì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而執(zhí)行某種任務(wù)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行如下圖 1.1 所示。

沈陽(yáng)航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 理論基礎(chǔ)中用到描述無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)所涉的坐標(biāo)系以及無(wú)本定義，為此后的數(shù)學(xué)建模及分析做了準(zhǔn)備重構(gòu)所用的 Legendre 偽譜法的求解方法，為系來(lái)描述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，是無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)器的控制統(tǒng)進(jìn)行研究研究與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容可通過(guò)坐標(biāo)系變換和向量投影與分解實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)上一點(diǎn) O，使gx 在地面上只想任意一點(diǎn)，，gy 軸指向東方與 x 軸與 z 軸形成了右手系

機(jī)體坐標(biāo)系
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2860460