无人机编队飞行控制器关键技术的研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzpjhuang
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多无人机机协同编队飞行相对单机(单架无人机)飞行而言,无论是完成任务的成功率上还是在实效性都得到了显著提高,在一定程度上拓宽了无人机的应用范围。无人机的广泛用途与编队飞行方式的种种优点,使得无人机编队飞行这一研究课题得到了各界的广泛重视,是未来无人机飞行技术的发展趋势。本文主要以无人机编队飞行为研究背景,对无人机编队飞行不同过程的控制律进行研究与分析。首先,简要介绍了本文的主要控制算法——智能体一致性算法。其次,对无人机编队的集结过程进行分析。由于纵向与横侧向的解耦特性,本文对集结过程的纵向同步与横侧向同步分别进行研究。基于一致性算法,对两个方向的无人机同步运动分别设计控制律。同时,根据实际情况与无人机性能等限制条件,相应地提出了三种集结策略,并且该集结策略在已交付的预研项目中也得到应用。本章对集结过程纵向与横侧向的两个方向同步控制律的设计,以及此过程中两个方向协同变量的选取方式是本文的创新点所在,该设计进一步简化了传统的集结控制律设计。然后,继集结过程之后,分析了紧密编队与编队切换过程。紧密编队过程解决了集结过程中遗留下来的编队松散、速度可能不一致等问题。接着,在编队稳定后,通过改变协同位置变量的方法,可完成队形切换飞行动作。此外,为了更加精确的控制无人机编队飞行,本文设计了模糊PID协同误差处理器,以控制减小协同误差。本章引入的协同误差处理器,优化了以往编队控制过程中通常忽略定位、导航等误差的处理方式。最后,分别设计多个测试用例,对集结过程和紧密编队以及编队切换过程进行了仿真,仿真结果表明本文设计的控制律是切实可行的,为工程应用提供了设计参考。
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