【摘 要】
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随着智能无人技术的迅速发展,智能化无人集群编队成为未来无人系统执行任务的重要模式.在应用需求的驱动下,无人集群编队控制和避碰问题已成为当前理论和实际研究的热点.为探索灵活实用的无人集群编队控制与避碰方法,论文对无人集群编队控制与避碰问题进行了理论和仿真研究.对国内外公开发表的文献进行了广泛的检索,结果显示,采用椭球积分技术处理同类问题的研究工作非常稀少.Kurzhanski提出了一种基于虚拟椭球的
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随着智能无人技术的迅速发展,智能化无人集群编队成为未来无人系统执行任务的重要模式.在应用需求的驱动下,无人集群编队控制和避碰问题已成为当前理论和实际研究的热点.为探索灵活实用的无人集群编队控制与避碰方法,论文对无人集群编队控制与避碰问题进行了理论和仿真研究.对国内外公开发表的文献进行了广泛的检索,结果显示,采用椭球积分技术处理同类问题的研究工作非常稀少.Kurzhanski提出了一种基于虚拟椭球的无人集群编队控制方法的理论框架.事实上,我们可以将Kurzhanski提出的方法视为编队控制中的虚拟结构法的一种改进.该方法不仅继承了传统虚拟结构法的容易整体描述系统行为、可取得较高编队控制精度等优点,还完全弥补了传统虚拟结构方法中刚性运动的缺陷.本文在Kurzhanski的工作基础上进一步研究了基于虚拟椭球的无人集群编队控制和避碰问题.针对无人集群编队控制问题,提出了一种基于虚拟椭球的无人集群编队控制方法.研究了虚拟椭球在状态约束作用下向给定目标集运动的目标控制问题,利用HJB方程,通过求解值函数得到虚拟椭球的最优运动轨迹.数值仿真结果验证了方法的有效性.针对无人集群编队避碰问题,提出了一种基于虚拟椭球的无人集群编队避碰方法.研究了虚拟椭球在避障约束作用下向给定目标集运动的目标控制问题,赋予障碍约束具体实际意义,使得值函数中的未知参数可以用非线性方程来表示,进而可以通过求解值函数得到虚拟椭球的最优运动轨迹.数值仿真结果验证了方法的有效性.
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