[发明专利]基于同步策略的多无人机时变编队控制方法

摘要

本发明公开了一种基于同步策略的多无人机时变编队控制方法，首先采用一种带有时变参数的椭球方程来描述无人机在三维空间中的编队；然后将无人系统的分为位置子系统和姿态子系统并建立对应的数学模型，定义由单个无人机的位置误差和无人机之间的同步误差构成的编队误差；最后，基于滑模控制的方法设计位置子系统和姿态子系统的控制律，使无人机的编队误差渐进趋向于零。该发明提出的基于同步策略的多无人机时变编队控制方法能够光滑地实现无人机的时变编队控制，并且通过解耦有效地降低了无人机编队队形协调控制的复杂性，使无人机编队能够应用于侦察、救援、巡航等任务。

主权项

1.基于同步策略的多无人机时变编队控制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，建立描述三维空间中的无人机编队队形的数学模型；该数学模型采用带有时变参数的椭球方程进行描述，如下：其中，x_i(t),y_i(t),z_i(t)是椭球面上的一点(i＝1～n)，即为无人机在三维空间中的位置；a(t),b(t),c(t)，为椭球在三维方向上的长轴；θ(t),φ(t),n(t)为时变参数；x₀(t),y₀(t),z₀(t)为椭球的中心点，且：其中A_i(t)表示椭圆的参数矩阵；步骤S2，基于拉格朗日牛顿方程构建四旋翼无人机的数学模型；其中，φ,θ,ψ分别为四旋翼无人机的滚转角、俯仰角和偏航角；x,y,z为四旋翼无人机质心的位置坐标；l是旋翼末端到旋翼前端的距离；m为四旋翼无人机的质量，I为每个轴的转动惯量，K₁‑K₆为阻力系数；U₁‑U₄为虚拟控制输入；表示无人机在三维空间中x,y,z方向的速度；表示无人机在三维空间中x,y,z方向的加速度；表示对应角度的一阶导数；表示对应角度的二阶导数；步骤S3，基于同步控制策略设计四旋翼无人机位置系统的控制律；其中，B^‑1(t)＝A(t)，σ(t)为引入的中间变量，E(t)为误差方程。