无人机集群编队控制技术研究

发布时间：2020-05-15 09:14

【摘要】：无人机集群的编队控制作为无人机协同作业的基础,受到广大研究人员的重视。在多无人机的编队飞行的过程中,如何在具有障碍物的环境下保持编队队形的稳定,进行高效率的队形变换是无人机集群编队控制研究的重点。为此本文的主要研究内容如下:(1)分析了无人机集群协同编队控制的基本问题,着重分析了四种常用的编队控制策略,将基于行为的编队控制策略作为主要研究对象。根据领航参考的队形保持方式,结合无人机的单机运动模型,建立了无人机集群的编队运动模型。(2)研究了无人机集群的队形变换。使用队形矩阵的方法描述队形,建立了无人机编队队形库;考虑了避障情况下的动态队形变换,构建了可扩展的队形变换评价准则,形成了避障情况下无人机集群的队形最优变换策略;基于Dubins路径可生成队形变换过程中的实时航迹,保证了队形变换过程中无人机运动的平滑性。(3)研究了无人机集群队形保持方法。采用基于行为的控制策略设计编队控制算法,设计了相应的编队控制行为和行为选择策略,可以应对诸如避障、通信状况不佳、无人机集群内部碰撞等状况和在任务过程中维持编队的稳定以及高效的队形变换。通过无人机集群编队跟踪飞行实验,验证了本文所提出编队控制算法的有效性与队形保持的稳定性。
【图文】：

有利于发挥无人机编队的最佳效果。队形变换研究的关键问题是如何选择适应于环境约束和无人机集群状态约束的目标队形，以及如何从一个队形变换成的目标队形。编队控制中常用的队形有“V 字形”，，“菱形”，“一字形”，“十字形”等如图 2- 1。

,) i i z ，其自身相对于领航参照无人机的距离和夹角分别为 il和 i 。其 领 航 参 考 无 人 机 的 位 姿 状 态 量( , , ,)L L L L LP x y z 计 算 出 来 ，, , ,)if if ify z 如图 2- 2。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279;V249.1

【参考文献】

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本文编号：2664805