本發(fā)明涉及協(xié)同編隊(duì)控制，具體涉及一種基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法。

背景技術(shù)：

1、在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代背景下，隨著無人系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人集群的性能也逐漸增強(qiáng)，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到民用、國(guó)防以及科研等眾多領(lǐng)域。當(dāng)前無人集群技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)投入使用，例如無人車輛的智能交通，無人船在海上的探測(cè)任務(wù)，無人機(jī)集群的空中作戰(zhàn)等。但隨著任務(wù)變得越來越復(fù)雜，單一類型智能體構(gòu)成的無人系統(tǒng)的局限性越加明顯，在面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境時(shí)會(huì)受到諸多限制。異構(gòu)無人集群在大幅度提升無人集群系統(tǒng)功能的同時(shí)，還不斷擴(kuò)大了無人集群的應(yīng)用范圍，這使得異構(gòu)無人集群可以在更加復(fù)雜的環(huán)境中執(zhí)行更加多樣化的任務(wù)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ蔀槲磥碇悄芑到y(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。在異構(gòu)無人集群的研究中包含諸多問題，如任務(wù)分配、路徑規(guī)劃、協(xié)同編隊(duì)控制、以及態(tài)勢(shì)感知等，其中協(xié)同編隊(duì)控制是最重要的研究問題之一，對(duì)異構(gòu)無人集群而言，它能起到提升任務(wù)執(zhí)行效率、增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)性和靈活性、提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以及拓展應(yīng)用領(lǐng)域的作用。

2、現(xiàn)有技術(shù)一公開了一種基于領(lǐng)航跟隨模式的固定翼無人機(jī)集群仿射編隊(duì)控制方法，該方法中單一類型智能體構(gòu)成的無人系統(tǒng)的局限性越加明顯，在面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境時(shí)會(huì)受到諸多限制；跟隨者對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者有很高的依賴性，如果領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)生故障或失去通信，整個(gè)編隊(duì)可能會(huì)受到影響；并且無法給出編隊(duì)收斂的準(zhǔn)確時(shí)間，無法做到在某個(gè)時(shí)間上限內(nèi)完成隊(duì)形變換。

3、現(xiàn)有技術(shù)二公開了一種航天器編隊(duì)飛行分布式固定時(shí)間協(xié)同控制，該方法僅考慮了同構(gòu)航天器的編隊(duì)控制，應(yīng)用場(chǎng)景較小，可執(zhí)行的任務(wù)較為單一；并且采用滑?？刂?，相較于滑模一致性控制而言，其對(duì)系統(tǒng)模型不確定性和外部擾動(dòng)不敏感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，包括以下步驟：

4、構(gòu)建包括多類型智能體的空海異構(gòu)無人集群運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并根據(jù)設(shè)置的虛擬領(lǐng)航者構(gòu)建領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者模型；

5、根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者模型，構(gòu)建空海異構(gòu)無人集群編隊(duì)跟蹤誤差模型；

6、根據(jù)空海異構(gòu)無人集群編隊(duì)跟蹤誤差模型，建立基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群固定時(shí)間編隊(duì)控制律進(jìn)行固定時(shí)間協(xié)同編隊(duì)控制。

7、本發(fā)明具有以下有益效果：

8、本發(fā)明以無人機(jī)、無人船、無人潛航器組成的空海異構(gòu)無人集群為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了集群系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的協(xié)同編隊(duì)控制方法，能夠提升異構(gòu)無人集群的編隊(duì)控制效率和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

技術(shù)特征：

1.一種基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，空海異構(gòu)無人集群運(yùn)動(dòng)學(xué)模型具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，空海異構(gòu)無人集群包括無人機(jī)、無人船以及無人潛航器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中虛擬控制輸入與實(shí)際控制輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，無人船的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中虛擬控制輸入與實(shí)際控制輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，無人潛航器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中虛擬控制輸入與實(shí)際控制輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，虛擬領(lǐng)航者的領(lǐng)導(dǎo)者模型具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，空海異構(gòu)無人集群編隊(duì)跟蹤誤差模型具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特征在于，基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群固定時(shí)間編隊(duì)控制律具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及協(xié)同編隊(duì)控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群協(xié)同編隊(duì)控制方法。該方法包括構(gòu)建包括多類型智能體的空海異構(gòu)無人集群運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并根據(jù)設(shè)置的虛擬領(lǐng)航者構(gòu)建領(lǐng)導(dǎo)者?跟隨者模型；根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)者?跟隨者模型，構(gòu)建空海異構(gòu)無人集群編隊(duì)跟蹤誤差模型；根據(jù)空海異構(gòu)無人集群編隊(duì)跟蹤誤差模型，建立基于滑模一致性的空海異構(gòu)無人集群固定時(shí)間編隊(duì)控制律進(jìn)行固定時(shí)間協(xié)同編隊(duì)控制。本發(fā)明能夠提升異構(gòu)無人集群的編隊(duì)控制效率和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

技術(shù)研發(fā)人員：季袁冬,江秀強(qiáng),韓文欽,孫國(guó)皓,寧召柯,韓志強(qiáng),郭東,鐘蘇川,吳佳恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10