动态拓扑下四旋翼无人机集群蜂拥控制

作     者：殷雅萱 张安 毕文豪 杨盼 黄湛钧 YIN Yaxuan;ZHANG An;BI Wenhao;YANG Pan;HUANG Zhanjun

作者机构：西北工业大学航空学院陕西西安710072 

出 版 物：《系统工程与电子技术》 (Systems Engineering and Electronics)

年 卷 期：2024年第46卷第10期

页      面：3473-3483页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(62073267) 航空科学基金(201905053001)资助课题 

主　　题：无人机集群 蜂拥控制 动态拓扑 卡尔曼一致性滤波 大脑情感学习 

摘      要：针对动态拓扑下无严格构型约束的无人机集群协同控制问题,基于四旋翼无人机(quadrotor unmanned aerial vehicle,QUAV)内外环串级控制思想,提出一种QUAV集群蜂拥控制策略。引入卡尔曼一致性滤波(Kalman-consensus filter,KCF)算法对带有噪声的通信数据进行融合,实现对变速度领导者状态的精确估计;考虑无人机集群拓扑的动态变化及可扩展性需求,设计基于KCF的蜂拥控制算法以实现无人机集群位置控制,利用李雅普诺夫稳定性定理证明算法的稳定性;基于大脑情感学习(brain emotional learning,BEL)模型设计姿态控制器,实现了QUAV的姿态控制。通过仿真实验验证了控制算法的有效性。