[发明专利]使用有向通讯拓扑结构的无人飞行器有限时间编队方法

权利要求书

1.使用有向通讯拓扑结构的无人飞行器有限时间编队方法，其特征在于，包括以下步骤：

无人飞行器在飞行过程中获取自身状态信息，并接收相邻无人飞行器发送的状态信息，将获取的状态信息和接收到的状态信息发送给分布式有限时间编队控制器，其中，相邻无人飞行器之间的信息收发单向进行；

分布式有限时间编队控制器根据预先设定的编队构形信息、获取的当前无人飞行器的状态信息和相邻无人飞行器状态信息，经过变换和计算形成机动指令，在所述机动指令的要求下，无人飞行器改变航向或速度，沿着预定轨道飞行；

所述机动指令按照以下流程计算得到：

根据编队构形信息、当前无人飞行器状态信息和相邻无人飞行器状态信息计算位置误差和速度误差；

所述位置误差e_p，i和速度误差e_v，i分别通过下式计算得到：

e_v，i＝V_i-V_d，i

其中，h_i表示第i架无人飞行器到期望编队轨迹的编队构型信息，N_i为与第i架无人飞行器相邻的无人飞行器的集合，V_d，i表示第i架无人飞行器期望速度，P_i和V_i分别为状态信息中包含的第i架无人飞行器的实际位置和实际速度，P_i和V_i分别通过下式计算得到：

其中，m_i表示第i架无人飞行器的质量，u_i表示作用于第i架无人飞行器上的控制输入，即机动指令，F_i表示作用于第i架无人飞行器上的扰动；

根据位置误差和速度误差设计新动态变量；

设计的新动态变量为：

其中，c₁＞0和c₂＞0均为控制参数，0＜d＜1；

基于新动态变量构建李雅普诺夫函数；

所述李雅普诺夫函数为：

其中，Q表示编队中所有无人飞行器的集合；

根据李雅普诺夫稳定理论和有限时间稳定性定理，最终计算得到机动指令。

2.如权利要求1所述的使用有向通讯拓扑结构的无人飞行器有限时间编队方法，其特征在于，当受到干扰轨迹发生改变时，无人飞行器检测扰动，并将扰动信息整合在状态信息中。

3.如权利要求1所述的使用有向通讯拓扑结构的无人飞行器有限时间编队方法，其特征在于，基于李雅普诺夫稳定理论和有限时间稳定性定理，为使李雅普诺夫函数的时间导数满足关系式β＞0且0＜α＜1，得到的机动指令为：

其中，g_p，i表示关于位置误差的动态增益，g_v，i表示关于速度误差的动态增益。