具有通信时滞的多无人飞行器系统编队控制研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:miyinghua
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近年来,随着科学技术的迅速发展,多智能体系统被广泛应用到军事、工业、航空航天等领域,受到了广大学者的关注,同时为我们的生活带来了极大的便利。其中,多智能体协同控制作为研究多智能体系统的重要方法之一,该方法主要通过设计协同控制器,使得多智能体系统内部的各个智能体能够互相协调合作,从而实现单个智能体无法完成的、复杂群体性任务,具有巨大的发展潜力。多无人飞行器系统作为多智能体系统的一个经典实际应用例子,在满足环境约束条件下,通过编队控制,使得多个无人飞行器不断运动,形成并维持期望队形以完成整体任务。因此研究多无人飞行器的编队控制具有重要的科学研究和实际工程意义。本文主要针对具有通信时滞的多无人飞行器编队控制问题展开研究,主要内容有:一、概述本论文的相关研究背景和研究现状,以及本论文的主要工作。二、对本论文所用到的代数图论、矩阵理论和稳定性理论等相关理论方法进行简要介绍。三、研究具有通信时滞的多无人飞行器系统编队控制问题。在有向通信网络拓扑结构下,针对一个领导者和多个跟随者的二阶多无人飞行器系统,考虑相邻无人飞行器在交互位置信息和速度信息时存在均匀通信时滞的情况,设计一种分布式编队控制器。通过负矩阵理论求得控制参数矩阵的取值范围,利用Lyapunov稳定性和线性矩阵不等式技术方法给出系统稳定的充分条件并获得保证系统实现编队目标的最大时滞。最后,对具有通信时滞的多无人飞行器编队控制方法进行仿真实验和分析,证明所提方法的正确性和有效性。四、针对具有多时滞的多无人飞行器系统的编队控制问题。考虑到实际应用中相邻飞行器之间易受外界环境的干扰以及系统内部通信设备的差异等影响,导致在交互位置信息和速度信息时通信时滞不可能完全相同,因此本章设计一种具有多时滞的分布式编队控制器,通过Lyapunov稳定性理论,给出系统稳定的充分条件。在此方法下,跟随者最终实现跟踪领导者轨迹并维持一个设定队形继续飞行并解决不同通信时滞存在的问题。最后通过数值仿真实验验证了本方法的作用效果。五、总结全文,指出论文研究中的不足,并对未来研究工作进行展望。
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