[发明专利]一种多无人机分布式队形控制的方法

摘要

本发明涉及一种多无人机分布式队形控制的方法，在预设区域内部署n架无人机，n为n≥3的整数；无人机能够主动测量邻居无人机的相对位置信息；对n架无人机设定期望队形，确认测量关系和通信关系；对第1架无人机和第2架无人机进行队形控制，设定第一类速度控制器；同时对第3～n架无人机进行队形控制，设定第二类速度控制器，通过主动测量期望队形中邻居无人机的相对位置信息，进行速度控制使得彼此的运动距离与期望队形设定的距离一致。本方法通过分布式控制无人机进行编队，同时可以调整队形的尺度避开障碍物。 1

主权项

1.一种多无人机分布式队形控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在预设区域内部署n架无人机，n为n≥3的整数；所述的无人机能够主动测量邻居无人机的相对位置信息；2)对所述的n架无人机设定期望队形，所述的期望队形表示为：ξ＝[ξ1,ξ2,…,ξn]T，其中，ξ为期望队形的矩阵表示，ξ1为第1架无人机的位置，ξ2为第2架无人机的位置，ξn为第n架无人机的位置，T为矩阵的转置；3)根据步骤2)中设定的期望队形，确定每架无人机在期望队形中与之测量和通信的邻居无人机，得到期望队形中无人机的测量关系和通信关系；4)对第1架无人机和第2架无人机进行队形控制，所述的第1架无人机和第2架无人机设定第一类速度控制器，通过主动测量对方的相对位置信息，进行速度控制使得彼此的运动距离与期望队形设定的距离一致；所述的第一类速度控制器为：其中，z1为第1架无人机在其惯性平面坐标系下的位置向量，以复数表示；z2为第2架无人机在其惯性平面坐标系下的位置向量，以复数表示；||z1‑z2||和||z2‑z1||为第1架无人机与第2架无人机之间的欧几里得距离；r12为第1架无人机和第2架无人机之间的期望距离；k为调节速度的比例系数；v0为队形稳定时，无人机的期望运动速度向量；z′1为第1架无人机相对于惯性坐标系的速度控制向量，z′2为第2架无人机相对于惯性坐标系的速度控制向量；5)对第3～n架无人机同时进行队形控制，所述的第3～n架无人机设定第二类速度控制器，通过主动测量步骤3)中确定的期望队形中邻居无人机的相对位置信息，进行速度控制使得彼此的队形动态的达到期望队形；所述的步骤5)中第二类速度控制器为：其中，Ni(G)和Ni(H)分别为第i架无人机在期望队形中具有测量关系的邻居无人机集合和具有通信关系的邻居无人机集合；zi为第i架无人机在其惯性平面坐标系下的位置向量，zj为第j架无人机在其惯性平面坐标系下的位置向量；ni为第i架无人机对第1架或者第2架无人机的速度估计，nj为第j架无人机对第1架或者第2架无人机的速度估计；z′i为第i架无人机相对于惯性坐标系的速度控制向量，n′i为ni的导数，di为需要被设计的控制参数，wij为合适的权重指数，aij为任意正实数。