一类无人机内外环编队的控制律设计

徐 清 严少波 刘彦生



一类无人机内外环编队的控制律设计

徐 清 严少波 刘彦生

本文主要是针对无人机（Unmanned Aircrafts）编队飞行控制（Formation Flight Control）进行研究。首先为无人机编队模型设计控制器，通过为编队模型设计的控制器保证编队模型输入—状态稳定。其次，针对无人机自身的线性模型设计控制器，并最终得到稳定的闭环系统，使得整个编队在飞行的过程中保持稳定。最后，通过Matlab仿真验证方法的可行性。

随着无人机技术的不断发展，无人机编队飞行也成为近年的研究热点。多架无人机为完成某项任务而形成的某种组织模式或队形排列——即无人机编队飞行。编队控制的方法目前大致可以分为长机—僚机（leader-follower），虚拟结构（virtual-leader）等。为了既能描述无人机编队内每架机的行为与飞行状态，也能反映无人机在自身控制器控制下的状态，本文结合了编队模型与无人机模型进行研究。本文将无人机编队模型划分为外环与内环两部分：外环模型即无人机编队模型，控制的是整个编队的飞行状态；内环模型则控制无人机自身的动态行为。对于外环编队模型的研究，主要通过分析编队内两架无人机之间前向位置误差与横向位置误差，来观察编队队形的维持与变化。而对于内环无人机模型的研究，则主要集中于无人机自身对称面内的纵向运动以及非对称面内的横向运动。

编队运动方程

考虑由q（ q≥2）架无人机组成的编队，使用leaderfollower拓扑结构，每架无人机只有一架参考机。……