基于改进一致性算法的无人机编队队形保持控制器设计

作     者：万茹 马梓元 龚华军 王新华 张帅 

作者机构：南京航空航天大学自动化学院 

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

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主　　题：一致性算法 无人机编队 分布式编队 队形保持 Airsim仿真 

摘      要：本文针对传统一致性算法中存在的大增益收敛振荡以及当编队队形受到平动转动同时施加的问题进行了深入研究。首先，在传统一致性编队算法基础上引入虚拟长机，定义新的范数来扩展原有的一致性算法，以解决线性一致性算法中大增益收敛振荡的问题。其次，针对传统一致性编队过程中平动转动的施加导致队形无法保持的问题，引入最大距离作为参考控制器的反馈，修正参考输入轨迹，以确保编队队形的同时，实现平动转动过程中的良好跟踪队形。最后，结合开源飞控Ardupilot和开源仿真平台Airsim进行了联合半物理仿真，进一步验证了改进算法的可行性。本研究的结果表明，所提出的算法在解决传统一致性协议中存在的问题方面具有显著的改进，并在实际应用中具有较好的可行性。