研究了無人機-無人車異構(gòu)系統(tǒng)時變輸出編隊控制與擾動抑制問題,要求多無人機與無人車在受到未知外部擾動的情況下,保持設(shè)計的輸出時變編隊構(gòu)型。首先,對無人機與無人車進行單體運動學(xué)與動力學(xué)建模,同時建立擾動模型,并引入代數(shù)圖論概念,建立異構(gòu)集群系統(tǒng)的協(xié)同控制模型。然后,對各無人機-無人車設(shè)計了具有分層架構(gòu)的分布式時變輸出編隊控制器,包含基于一致性理論的編隊中心估計項和基于內(nèi)模原理的擾動抑制補償項。進一步分析異構(gòu)系統(tǒng)實現(xiàn)輸出時變編隊的可行性條件,給出了分布式編隊控制器的參數(shù)選取算法,并證明了時變編隊控制器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,通過仿真算例來驗證所設(shè)計的編隊控制器的有效性。 

【文章來源】：航空學(xué)報. 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

麥克納姆輪無人車示意圖

每個無人機/無人車自身的姿態(tài)穩(wěn)定控制是編隊控制的基礎(chǔ)，國內(nèi)外學(xué)者在這方面也有著豐富的理論研究和相關(guān)實驗；但是編隊運動控制的研究重點在于多無人機-無人車之間的相對位置、形成的編隊構(gòu)型以及整體的編隊運動等問題，因此，在本文的編隊控制器設(shè)計及分析中，合理地忽略姿態(tài)控制的動態(tài)過程，僅考慮各無人機/無人車在空間中的位置控制。給出如圖2所示的無人機-無人車異構(gòu)集群系統(tǒng)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，每個無人機/無人車在內(nèi)環(huán)獨立進行姿態(tài)控制，在外環(huán)進行編隊控制時每個無人機/無人車獲取自身和鄰居的位置、速度等狀態(tài)信息，由1.3節(jié)建立的動力學(xué)模型特性可知無人車可直接響應(yīng)速度指令，無人機通過姿態(tài)控制實現(xiàn)編隊環(huán)所需的輸出。在實際的無人機/無人車運動控制系統(tǒng)中，麥克納姆輪無人車可以通過在內(nèi)環(huán)的速度控制解算實現(xiàn)任意方向的運動，四旋翼無人機的位置控制可以通過調(diào)整姿態(tài)和推力實現(xiàn)任意方向的運動，且內(nèi)外環(huán)的控制輸出頻率和響應(yīng)時間常數(shù)均有數(shù)量級的差距，因此，在編隊控制器分析設(shè)計時，其姿態(tài)環(huán)動態(tài)響應(yīng)過程相對于編隊控制可以忽略。

異構(gòu)系統(tǒng)作用拓?fù)淙鐖D3所示，通信結(jié)構(gòu)為有向通信拓?fù)�，滿足具有生成樹。無人機與無人車期望形成旋轉(zhuǎn)圓形編隊的構(gòu)型。2輛無人車在地面運行，2架無人機定高模式飛行，故本仿真中只考慮XY平面內(nèi)的時變輸出編隊控制與擾動抑制問題。4.1.2 期望時變編隊構(gòu)型設(shè)計

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3547047