一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無人機(jī)自動控制技術(shù)，具體的說是涉及一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法。本發(fā)明所述的一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法，主要步驟為：獲取當(dāng)前每個無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間；根據(jù)所有無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間估算無人機(jī)同時剩余飛行時間；每個無人機(jī)根據(jù)自身的實(shí)際剩余路程和同時剩余飛行時間調(diào)整自身飛行速度；最后判斷是否到達(dá)目標(biāo)，若未到達(dá)，則重復(fù)上述步驟進(jìn)行實(shí)時調(diào)速。本發(fā)明的有益效果為，在不影響收斂效果的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了用于無人機(jī)同時到達(dá)控制方法的實(shí)際應(yīng)用性，具有很好的靈活性、魯棒性。本發(fā)明尤其適用于無人機(jī)自動控制。
【專利說明】—種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)自動控制技術(shù)，具體的說是涉及一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多機(jī)同時到達(dá)問題，即多無人機(jī)不同區(qū)域起飛同時到達(dá)同一目標(biāo)位置，也稱同時集結(jié)(Simul-taneous Rendezvous)。多架無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時常常需要同時到達(dá)某一相同的目標(biāo)位置，例如從不同機(jī)場起飛的多架無人機(jī)同時攻擊某個目標(biāo)，或是在某一位置集結(jié)
編隊(duì)等等。
[0003]多無人機(jī)同時到達(dá)是無人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)的重要研究方向，通例如從不同機(jī)場起飛的多架無人機(jī)同時攻擊某個目標(biāo)，或是在某一位置集結(jié)編隊(duì)等。常采用兩種方式:一是路徑規(guī)劃，通過增加較短航路的長度使每架無人機(jī)的航程大致相等；二是速度控制，通過調(diào)節(jié)無人機(jī)的飛行速度使航程較大的無人機(jī)采取較大的速度，而航程較小的無人機(jī)采取較小的速度。
[0004]早期的研究以路徑規(guī)劃方式為主，一旦規(guī)劃完成各無人機(jī)的飛行速度也就確定下來，軌跡控制也比較容易實(shí)現(xiàn)。例如《Coordinated target assignment and interceptfor unmanned air vehicles》(Beard R W, McLain T W, Goodrich M A, et al.1EEETransactions on Robotics and Automation, 2002, 18 (6):911-922)中提到的基于協(xié)調(diào)變量和協(xié)調(diào)函數(shù)的協(xié)同控制方法，并成功應(yīng)用于多無人機(jī)同時到達(dá)控制問題。該方法能得到全局最優(yōu)解，但它本質(zhì)上還是集中式控制方法，在計(jì)算協(xié)調(diào)變量時必須取得所有無人機(jī)的協(xié)調(diào)函數(shù)信息，且過于依賴路徑規(guī)劃，當(dāng)部分無人機(jī)受突發(fā)威脅影響時必須重新進(jìn)行協(xié)同路徑規(guī)劃。而如今多采用速度控制的方式，通過平均估計(jì)算法估算無人機(jī)的剩余飛行時間平均值，進(jìn)而計(jì)算出無人機(jī)當(dāng)前應(yīng)當(dāng)調(diào)整的速度值，依靠無人機(jī)改變自身速度，實(shí)現(xiàn)同時到達(dá)?！础碊istributed average tracking of multiple time-varying reference signalswith bounded derivatives)) (Fei Chen, Yongcan Cao, and Wei Ren)一文中提供了一種非線性平均估計(jì)算法，并應(yīng)用于多信號平局軌跡跟蹤上。非線性平均估計(jì)算法收斂效果稍好，但其收斂曲線不平滑，在實(shí)際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的，就是針對上述用于無人機(jī)同時到達(dá)的算法存在的問題，提出了一種根據(jù)線性平均估計(jì)算法的用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]a.獲取當(dāng)前每個無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間；
[0008]b.根據(jù)所有無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間估算無人機(jī)同時剩余飛行時間；
[0009]c.每個無人機(jī)根據(jù)自身的實(shí)際剩余路程和同時剩余飛行時間調(diào)整自身飛行速度；
[0010]d.判斷是否到達(dá)目標(biāo)，若否，則回到步驟a，若是，則結(jié)束。
[0011]具體的，步驟b所述估算無人機(jī)同時剩余飛行時間為通過線性平均估計(jì)算法估算，具體為:
[0012]假設(shè)無人機(jī)剩余飛行時間為Ui(t)，同時剩余同時飛行時間為Ti(t)，則Ti(t)為Ui(t)在有限時間里的收斂值，設(shè)中間變量
【權(quán)利要求】
1.一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法，其特征在于，包括以下步驟: a.獲取當(dāng)前每個無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間； b.根據(jù)所有無人機(jī)距離目標(biāo)的剩余飛行時間估算無人機(jī)同時剩余飛行時間； c.每個無人機(jī)根據(jù)自身的實(shí)際剩余路程和同時剩余飛行時間調(diào)整自身飛行速度； d.判斷是否到達(dá)目標(biāo)，若否，則回到步驟a，若是，則結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法，其特征在于，步驟b所述估算無人機(jī)同時剩余飛行時間為通過線性平均估計(jì)算法估算，具體為: 假設(shè)無人機(jī)剩余飛行時間為udt)，同時剩余同時飛行時間為?\α)，則?\α)為Ui(t)在有限時間里的收斂值，設(shè)中間變量
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于無人機(jī)編隊(duì)同時到達(dá)目標(biāo)的分布式控制方法，其特征在于，步驟b還包括以下步驟: 設(shè)無人機(jī)同時到達(dá)目標(biāo)所需的一致時間為L(t)，則剩余同時飛行時間Ti (t)趨近于
【文檔編號】G05B13/04GK103592949SQ201310626233
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】陳小平, 李同泉 申請人:電子科技大學(xué)