输入受限下多无人机三维协同路径跟踪控制

作     者：刘荣华 刘树光 张博洋 王欢 李伟 LIU Ronghua;LIU Shuguang;ZHANG Boyang;WANG Huan;LI Wei

作者机构：空军工程大学装备管理与无人机工程学院西安710038 空军装备部驻洛阳地区第二军事代表室洛阳471009 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2022年第48卷第6期

页      面：1038-1049页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(61973253) 国防科技重点实验室基金(6142219200301) 航空科学基金(20155896025)。 

主　　题：多无人机 输入受限 协同控制 路径跟踪 反步法 

摘      要：针对多无人机在三维空间的协同路径跟踪问题,设计了基于反步法的协同控制器。考虑无人机在飞行过程中的输入饱和问题,加入辅助控制系统,以确保系统在输入受限下仍能保持良好的控制性能。将无人机六自由度非线性模型反馈线性化处理,同时考虑无人机飞行时受到的外界不确定扰动及自身模型存在的未建模动态,利用径向基函数在线估计补偿,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。为了解决反步法需要对虚拟控制量求导导致的控制器复杂问题,引入一阶滤波器,避免对虚拟控制量的求导。利用图论解决无人机机间通信问题,基于一致性理论实现了多无人机的协同控制。基于Lyapunov稳定性理论,证明了系统的稳定性,仿真结果表明,所设计的路径跟踪协同控制器能够达到良好的协同跟踪控制效果。