[发明专利]一种欠驱动无人车的编队控制方法及系统

权利要求书

1.一种欠驱动无人车的编队控制方法，所述方法包括：

步骤1)利用无向图建立编队中各无人车之间的加权邻接矩阵，所述编队的无人车的个数为n；

步骤2)根据无人车编队的队形要求计算每两个无人车的理想相对位置、实际相对位置和相对距离误差；

步骤3)根据步骤1)和步骤2)设计第j个无人车的中间控制律u_j，j＝1…n；

步骤4)根据中间控制率u_j计算每个无人车的理想角度θ_jd和理想速度α_jd；

步骤5)设计控制力矩τ_j，使第j个无人车的偏航角θ_j跟踪理想角度θ_jd；

步骤6)设计控制力F_j，使第j个无人车的速度v_j跟踪理想速度α_jd；

所述步骤1)具体为：

无向图表示为其中表示顶点的集合，用于描述编队中的无人车集合；表示成对节点的集合，称为边；表示加权邻接矩阵；如果一条边(j,k)∈ε，这表示第j个无人车和第k个无人车直接可以互相接收彼此之间的信息；加权无向图的加权邻接矩阵κ的向量定义为：

上式中，k_jk为权重，表示第j个无人车位置变化时对第k个无人车的影响；

所述步骤2)具体为：

定义第j辆无人车的实际坐标值为p_j＝(x_j,y_j)^T，则第j个与第k个无人车之间的相对位置定义为p_jk＝p_j-p_k；定义δ_j为第j个无人车在编队几何中的理想坐标值，δ_jk＝δ_j-δ_k为车辆之间参考相对位置的理想值，由此得到第j个与第k个无人车的相对距离误差为p_jk-δ_jk；

所述步骤3)具体为：

定义为给定的第j个无人车的参考速度矢量，设计第j个无人车的中间控制律为：

其中，tanh(·)为双曲正切函数；c₁＞0为常数；k_pp为常数，k_pp＞0。

2.根据权利要求1所述的欠驱动无人车的编队控制方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：

设u_j＝(u_jx,u_jy)^T；则第j个无人车理想角度和理想速度为：

3.根据权利要求2所述的欠驱动无人车的编队控制方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：

定义角度误差θ_je＝θ_j-θ_jd，θ_j为第j个无人车的实际偏航角；定义终端滑模函数为其中k₁＞0为控制增益，m₁,m₂为正的奇数，满足则

对第j个无人车，设计控制力矩为：

其中η₁＞0为控制增益(常数)，I_j为转动惯量，为常数。

4.根据权利要求3所述的欠驱动无人车的编队控制方法，其特征在于，所述步骤6)具体为：

取v_je＝v_j-α_jd，v_j为第j个无人车的实际速度值，为标量，定义滑模函数为s_vj＝v_je，则设计控制力为：

其中k₂＞0为控制增益，η₂＞0为控制增益。

5.一种欠驱动无人车的编队控制方法系统，包括存储器、处理器和存储在存储器上的并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～4所述方法的步骤。