[发明专利]基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法及系统

权利要求书

1.基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，包括：

构建基于饱和阈值事件触发策略的控制器，该控制器被配置为：设定随控制器幅值变化的触发阈值，符合触发条件时才执行控制任务的事件触发控制策略，事件触发控制策略将触发阈值与控制器的幅值相关联，以保证控制性能的同时不会产生对系统造成冲击的控制更新。

2.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，基于饱和阈值事件触发策略的控制器，使得每一僚机能以与领机的姿态保持同步，即每一架僚机的侧倾角能与领机的侧倾角保持一致；俯仰角能与领机的俯仰角保持一致；偏航角能与领机的偏航角保持一致。

3.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，还包括：处在工作现场的消防无人机通过传感器采集系统输出信息，发送到处于安全位置的控制中心，控制中心基于构建的基于饱和阈值事件触发策略的控制器计算出控制信号后通过网络传输回无人机系统，无人机接收信号后执行器做出相应的执行动作，从而完成控制过程。

4.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，构建基于饱和阈值事件触发策略的控制器之前还包括：

建立信息物理系统框架下的四旋翼无人机姿态系统数学模型；

基于上述模型描述无人机编队中各个无人机之间通信拓扑结构；

针对拓扑结构利用神经网络逼近系统中的未知非线性项，然后基于逼近结果构建神经网络状态观测器。

5.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，基于状态观测器得到的状态信息构建同步误差和误差面，然后基于李雅普诺夫稳定性定义，设计虚拟控制器和自适应律，并引入了跟踪微分器逼近虚拟控制器的导数。

6.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，所述四旋翼无人机姿态系统数学模型构建针对对象是：仅配备少量的系统输出传感器，执行器和通信器件，没有装备控制单元的消防四旋翼无人机系统。

进一步的技术方案，所述四旋翼无人机姿态系统数学模型构建时：忽略飞行器复杂的空气动力学特性，简化无人机模型，假设各无人机高度固定，仅关注无人机编队的姿态行为，从而得到每个无人机姿态系统的数学模型。

7.如权利要求1所述的基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制方法，其特征是，描述无人机编队中各个无人机之间通信拓扑结构时，利用有向图描述编队中无人机之间的有向通信拓扑关系。

优选的，有向图G＝{V,E}中，V＝{1,2,...,N}表示图G中节点的集合，且”1,2,...,N”表示僚机的编号，表示图中有向边的集合，且(j,i)意味着僚机i能接收到来自节点j的信息，并称节点j是僚机i的一个邻居。

8.基于饱和阈值事件触发的高层消防无人机编队控制系统，其特征是，包括：传感器采集系统、控制中心；

所述传感器采集系统采集处在工作现场的消防无人机输出信息，发送到处于安全位置的控制中心，所述控制中心基于构建的基于饱和阈值事件触发策略的控制器计算出控制信号后通过网络传输回无人机系统，无人机接收信号后执行器做出相应的执行动作，从而完成控制过程；

基于饱和阈值事件触发策略的控制器，该控制器被配置为：设定随控制器幅值变化的触发阈值，符合触发条件时才执行控制任务的事件触发控制策略，事件触发控制策略将触发阈值与控制器的幅值相关联，以保证控制性能的同时不会产生对系统造成冲击的控制更新。

9.一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-7任一所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时执行上述权利要求1-7任一所述方法的步骤。