[发明专利]一种欠驱动无人车的编队控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种欠驱动无人车的编队控制方法，所述方法包括：步骤1)利用无向图建立编队中各无人车之间的加权邻接矩阵，所述编队的无人车的个数为n；步骤2)根据无人车编队的队形要求计算每两个无人车的理想相对位置、实际相对位置和相对距离误差；步骤3)根据步骤1)和步骤2)设计第j个无人车的中间控制律u_j，j＝1…n；步骤4)根据中间控制率u_j计算每个无人车的理想角度θ_jd和理想速度α_jd；步骤5)设计控制力矩τ_j，使第j个无人车的偏航角θ_j跟踪理想角度θ_jd；步骤6)设计控制力F_j，使第j个无人车的速度v_j跟踪理想速度α_jd。本发明的方法实现了多辆欠驱动无人车的编队控制，利用终端滑模技术使得无人车的姿态有限时间收敛，保证了跟踪的快速性。

主权项

1.一种欠驱动无人车的编队控制方法，所述方法包括：步骤1)利用无向图建立编队中各无人车之间的加权邻接矩阵，所述编队的无人车的个数为n；步骤2)根据无人车编队的队形要求计算每两个无人车的理想相对位置、实际相对位置和相对距离误差；步骤3)根据步骤1)和步骤2)设计第j个无人车的中间控制律u_j，j＝1…n；步骤4)根据中间控制率u_j计算每个无人车的理想角度θ_jd和理想速度α_jd；步骤5)设计控制力矩τ_j，使第j个无人车的偏航角θ_j跟踪理想角度θ_jd；步骤6)设计控制力F_j，使第j个无人车的速度v_j跟踪理想速度α_jd；所述步骤1)具体为：无向图表示为其中表示顶点的集合，用于描述编队中的无人车集合；表示成对节点的集合，称为边；表示加权邻接矩阵；如果一条边(j,k)∈ε，这表示第j个无人车和第k个无人车直接可以互相接收彼此之间的信息；加权无向图的加权邻接矩阵κ的向量定义为：上式中，k_jk为权重，表示第j个无人车位置变化时对第k个无人车的影响；所述步骤2)具体为：定义第j辆无人车的实际坐标值为p_j＝(x_j,y_j)^T，则第j个与第k个无人车之间的相对位置定义为p_jk＝p_j‑p_k；定义δ_j为第j个无人车在编队几何中的理想坐标值，δ_jk＝δ_j‑δ_k为车辆之间参考相对位置的理想值，由此得到第j个与第k个无人车的相对距离误差为p_jk‑δ_jk；所述步骤3)具体为：定义为给定的第j个无人车的参考速度矢量，设计第j个无人车的中间控制律为：其中，tanh(·)为双曲正切函数；c₁＞0为常数；k_pp为常数，k_pp＞0。