[发明专利]基于分布式一致性与自组网的自主协同控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式一致性与自组网的自主协同控制方法及系统，控制方法包括导引控制、协调控制和自主管理；机载计算机以待飞时间为协调变量，采用终端时间与角度控制的制导指令对单个飞行器进行本体制导；在群体协同飞行网络中基于分布式一致性的时空协同控制方法，根据每架飞行器的预测待飞时间确定群体协同到达时间并将协同到达时间作为导引控制的终端时间；根据群体中各飞行器的当前飞行状态及其控制能力约束进行自适应组网，实时调整协调控制的群体协同飞行网络。本发明综合飞行动力学、最优控制以及一致性理论以实现制导目标，能够有效提升群体的复杂环境以及自身故障的处理能力，协同制导精度高，通信量小，降低实现难度。

技术领域

本发明属于飞行器制导控制技术领域，涉及一种基于分布式一致性与自组网的自主协同控制方法及系统。

背景技术

协同飞行是通过多架同型或异型飞行器之间相互配合与协作，以共同执行既定的探测、突防以及打击等多样化的飞行任务。其以调整飞行模式、适应未来复杂飞行任务为目的，将所有成员构成一个整体网络，在网络指控中心的调控和管理下，各飞行器间互相通信、信息共享、取长补短。协同飞行不仅可以极大提高整体突防能力、对目标的探测和摧毁能力，还可通过分布式的信息交流降低通信代价，以及通过局部控制达到整体控制效果从而降低控制代价，这种协同配合的飞行方式能够降低单个飞行器性能要求，实现低成本飞行器对高价值目标的毁伤。总之，多飞行器协同飞行能够完成单个飞行器很难完成的任务。

制导与控制方法是协同飞行中的关键，需要控制多架飞行器以不同角度同时到达目标处。现有协同制导方法，难以应对复杂飞行环境和飞行器自身故障，协同制导精度欠佳；如果某架飞行器在执行任务的过程中出现故障，会严重影响其他飞行器的期望终端时间，导致待飞行时间无法正常收敛，进而使得制导误差明显增大，甚至导致飞行任务失败。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于分布式一致性与自组网的自主协同控制方法，综合飞行动力学、最优控制以及一致性理论以实现制导目标，能够有效提升群体的复杂环境以及自身故障的处理能力，协同制导精度高，通信量小，降低实现难度，解决了现有技术中的问题。

本发明的另一目的是，提供一种基于分布式一致性与自组网的自主协同控制系统。

一种基于分布式一致性与自组网的自主协同控制方法，具体包括：

导引控制：机载计算机以待飞时间为协调变量，采用终端时间与角度控制的制导指令对单个飞行器进行本体制导；

协调控制：在群体协同飞行网络中，基于分布式一致性的时空协同控制方法，根据每架飞行器的预测待飞时间确定群体的协同到达时间，并将协同到达时间作为导引控制的终端时间；

自主管理：根据群体中各飞行器的当前飞行状态及其控制能力约束，进行自适应组网，实时调整协调控制中的群体协同飞行网络。

进一步的，所述制导指令为：采用最优制导与侧向机动，生成满足终端时间与角度约束的飞行器本体制导指令；

S11，控制终端时间：综合机动大小与机动方向的以侧向附加航向误差△σ_T为表征量的机动弹道：其中，△σ_T为机动弹道的侧向附加航向误差，k_Dguide为机动方向，k_T为机动幅值，t为飞行器的飞行时间，T_d为终端时间约束；

S12，同时满足终端时间与角度约束的制导指令：