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基于信息一致性的无人机紧密编队集结控制
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V249.1[航空宇航科学与技术—飞行器设计] TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]长安大学电子与控制工程学院,西安710064, [2]西北工业大学自动化学院,西安710129
  • 相关基金:国家自然科学基金(61473229); 中央高校基本科研业务费专项资金(2014G2320006)
中文摘要:

提出了基于信息一致性的分段式无人机紧密编队集结控制策略,将集结过程分为3步:参考集结点选取和目标集结点分配、形成松散编队以及形成紧密编队。首先,以线切入预定航线的方式计算参考集结点,按照松散编队队形展开生成目标集结点,并利用基于三维距离空间的优化选择算法,将目标集结点快速、准确地分配给每架无人机。然后,使用速度一致性实现向目标集结点定点集结和向松散编队伴航集结,通过非精确的航迹控制快速形成松散编队,提高编队集结的效率。接下来,启动速度、姿态一致性来实现编队最终的精确航迹控制,并逐步压缩编队队形进入紧密编队,避免发生碰撞,完成从松散编队到紧密编队的平稳过渡,同时准确地跟踪预定航线。使用协同修正方法抑制了测量误差、协同误差和通信延迟,提高了紧密编队的稳定性和控制精度。最后,基于MATLAB平台环境对所提三维集结控制策略进行了仿真,验证了其合理性与有效性。

英文摘要:

Sectional swarm control strategy of close unmanned aerial vehicle(UAV)formation is proposed based on information consensus.Swarm process is decomposed of three steps,including choosing reference rendezvous and allocating target rendezvous,as well as generating loose formation and generating close formation.Firstly,reference rendezvous are computed out as UAVs enter the predefined flight path along straight line and target rendezvous form as loose formation spreads out.Using optimization selection algorithm in the three-dimensional distance space,target rendezvous are assigned to each UAV quickly and accurately.Then,velocity consensus is applied to achieving stable point swarm towards target rendezvous and partner swarm towards loose formation.Swarm efficiency of the formation is improved with imprecise track control.Thirdly,close formation is formed ultimately with velocity and attitude consensus for precise track control,where transient process is smooth with gradual compression of geometrical configuration to avoid collision.Measurement errors,collaborative errors and communication delays are depressed by the synchronization method that the stability and the control accuracy of the close formation are improved.Finally,reasonableness and efficiency of the suggested three-dimensional formation swarm strategy are verified by MATLAB experiment.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
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  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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