本文關(guān)鍵詞：無人機編隊飛行控制器關(guān)鍵技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 無人機 編隊 一致性算法 集結(jié) 緊密編隊 隊形變化

【摘要】：多無人機機協(xié)同編隊飛行相對單機(單架無人機)飛行而言,無論是完成任務(wù)的成功率上還是在實效性都得到了顯著提高,在一定程度上拓寬了無人機的應(yīng)用范圍。無人機的廣泛用途與編隊飛行方式的種種優(yōu)點,使得無人機編隊飛行這一研究課題得到了各界的廣泛重視,是未來無人機飛行技術(shù)的發(fā)展趨勢。本文主要以無人機編隊飛行為研究背景,對無人機編隊飛行不同過程的控制律進(jìn)行研究與分析。首先,簡要介紹了本文的主要控制算法——智能體一致性算法。其次,對無人機編隊的集結(jié)過程進(jìn)行分析。由于縱向與橫側(cè)向的解耦特性,本文對集結(jié)過程的縱向同步與橫側(cè)向同步分別進(jìn)行研究�；谝恢滦运惴�,對兩個方向的無人機同步運動分別設(shè)計控制律。同時,根據(jù)實際情況與無人機性能等限制條件,相應(yīng)地提出了三種集結(jié)策略,并且該集結(jié)策略在已交付的預(yù)研項目中也得到應(yīng)用。本章對集結(jié)過程縱向與橫側(cè)向的兩個方向同步控制律的設(shè)計,以及此過程中兩個方向協(xié)同變量的選取方式是本文的創(chuàng)新點所在,該設(shè)計進(jìn)一步簡化了傳統(tǒng)的集結(jié)控制律設(shè)計。然后,繼集結(jié)過程之后,分析了緊密編隊與編隊切換過程。緊密編隊過程解決了集結(jié)過程中遺留下來的編隊松散、速度可能不一致等問題。接著,在編隊穩(wěn)定后,通過改變協(xié)同位置變量的方法,可完成隊形切換飛行動作。此外,為了更加精確的控制無人機編隊飛行,本文設(shè)計了模糊PID協(xié)同誤差處理器,以控制減小協(xié)同誤差。本章引入的協(xié)同誤差處理器,優(yōu)化了以往編隊控制過程中通常忽略定位、導(dǎo)航等誤差的處理方式。最后,分別設(shè)計多個測試用例,對集結(jié)過程和緊密編隊以及編隊切換過程進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明本文設(shè)計的控制律是切實可行的,為工程應(yīng)用提供了設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】：無人機 編隊 一致性算法 集結(jié) 緊密編隊 隊形變化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題的研究背景及意義13-18
• 1.1.1 無人機的研究背景13-14
• 1.1.2 無人機編隊的發(fā)展概述14-16
• 1.1.3 無人機編隊的概念和意義16-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 智能體信息一致性理論研究23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 一致性理論的發(fā)展23-24
• 2.3 圖論相關(guān)基礎(chǔ)知識24-27
• 2.3.1 圖的定義24-26
• 2.3.2 矩陣論相關(guān)知識26-27
• 2.4 線性系統(tǒng)的一致性穩(wěn)定分析27-32
• 2.4.1 一階系統(tǒng)的一致性穩(wěn)定分析27-28
• 2.4.2 二階以上系統(tǒng)一致性的穩(wěn)定性分析28-32
• 2.5 無人機編隊飛行中的一致性研究32-35
• 2.5.1 參考無人機平臺32-33
• 2.5.2 坐標(biāo)系的定義33-34
• 2.5.3 無人機編隊研究34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 無人機編隊集結(jié)過程的控制方法研究36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 無人機數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.2.1 三維空間內(nèi)質(zhì)點運動動力學(xué)模型36
• 3.2.2 帶自動駕駛儀的無人機運動動力學(xué)模型36-37
• 3.3 基于信息一致性理論的集結(jié)控制算法37-41
• 3.3.1 二階一致性協(xié)議下的無人機高度同步38-39
• 3.3.2 二階一致性協(xié)議下的無人機橫側(cè)向同步39-41
• 3.4 無人機編隊集結(jié)策略的設(shè)計41-44
• 3.4.1 盤旋集結(jié)42-43
• 3.4.2 追趕集結(jié)43-44
• 3.4.3 混合集結(jié)44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 無人機編隊保持及切換過程的控制方法研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 無人機編隊常見隊形結(jié)構(gòu)及控制方法45-48
• 4.2.1 編隊常見隊形45-47
• 4.2.2 編隊常見控制方法47-48
• 4.3 編隊隊形描述與緊密編隊協(xié)同變量定義48-51
• 4.3.1 問題描述48-49
• 4.3.2 編隊隊形描述49-50
• 4.3.3 編隊協(xié)同變量的定義50-51
• 4.3.4 編隊協(xié)同誤差定義51
• 4.4 基于模糊PID算法的協(xié)同誤差處理器設(shè)計51-55
• 4.4.1 模糊PID控制器設(shè)計51-55
• 4.4.2 基于模糊PID的協(xié)同誤差處理器設(shè)計55
• 4.5 無人機緊密編隊控制律設(shè)計55-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 無人機集結(jié)及編隊過程數(shù)學(xué)仿真與應(yīng)用57-76
• 5.1 引言57
• 5.2 無人機集結(jié)過程仿真驗證57-62
• 5.2.1 集結(jié)過程中的高度同步仿真57-59
• 5.2.2 橫側(cè)向同步過程仿真59-62
• 5.3 無人機三種集結(jié)策略仿真及工程應(yīng)用62-66
• 5.3.1 盤旋集結(jié)方式仿真62-63
• 5.3.2 追趕集結(jié)方式仿真63-64
• 5.3.3 混合集結(jié)方式仿真64-65
• 5.3.4 無人機集結(jié)策略在工程中的應(yīng)用65-66
• 5.4 無人機編隊保持及切換仿真66-75
• 5.4.1 無人機緊密編隊仿真67-71
• 5.4.2 編隊隊形變化仿真71-75
• 5.5 本章總結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 未來與展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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本文編號：802760