[发明专利]一种考虑通信受限的AUH协同编队控制方法

权利要求书

1.一种考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，包括：

(1)将AUH编队组成具有非线性不确定动力学和外部时变扰动的多智能体系统，并构建系统的动力学模型；

(2)设计基于一致性原理的有限时间分布式观测器，使跟随者协同估计领航者的位置信息；

(3)在控制器中，设计跟随者的编队构型保持控制率，并使用RBFNN逼近动力学集总不确定性，使用自适应方法估计外部扰动的边界，实现跟随者对领航者的精确跟踪。

2.根据权利要求1所述的考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，步骤(1)中，系统的动力学模型如下：

式中，下标i表示第i个智能体，其中0表示AUH编队的领航者，1,2,...,N代表AUH编队的跟随者；表示在世界坐标系下的位移和航向偏角，ν_i＝[u_i,υ_i,w_i,p_i,q_i,r_i]^T表示在体坐标系下的线速度和角速度，M表示包含附加质量的惯性矩阵，J(η_i)表示世界坐标系和体坐标系之间的坐标转换矩阵，C(ν_i)表示具有不确定性的科氏力和向心力矩阵，D(ν_i)表示具有不确定性的水动力阻尼矩阵，Δ(η_i,ν_i)表示系统的未建模动力学部分，τ_d,i表示外部时变扰动，τ_i∈R⁶表示控制输入。

3.根据权利要求2所述的考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，跟随者之间的通信拓扑结构由无向图描述，整个AUH编队的通信拓扑结构通过有向图建立，领航者和跟随者之间的通信是单向的，信息传输只能由领航者发起。

4.根据权利要求2所述的考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，步骤(2)中，设计的有限时间分布式观测器如下：

式中，表示分布式观测器获得的第i个跟随者对η₀的观测值，表示第j个跟随者对η₀的观测值，β₂∈(0,1)为参数，k₁＞0,为观测器增益；a_ij为跟随者之间的邻接系数，如果第i个跟随者能够获得j个跟随者的信息，则a_ij＝1，反之，a_ij＝0；c_i为跟随者与领航者之间的邻接系数，如果第i个跟随者能够获得领航者的信息，则c_i＝1，反之，c_i＝0。

5.根据权利要求4所述的考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，步骤(3)中，跟随者的编队构型保持控制率设计为

式中，K_2,i为增益对角矩阵，z_1,i为跟踪误差，z_2,i为误差变量，为虚拟控制率α_i的一阶时间导数，τ_i为跟随者的编队构型保持控制率，是W_i^*T的估计值，τ_c,i＝[τ_c,i1,...,τ_c,i6]^T为扰动补偿项，其中τ_c,ij设计为

式中，s＞0为设计参数，为的估计值，其更新率设计为

式中，γ_d＞0为设计参数。

6.根据权利要求5所述的考虑通信受限的AUH协同编队控制方法，其特征在于，跟踪误差z_1,i表示为：

式中，为第i个AUH的参考跟踪轨迹，公式为：

式中，为由分布式观测器获得的观测值，为决定编队构型的相对位置向量。