无人机领导的多无人艇系统固定时间优化编队控制

作     者：向雨竹 邹文成 郭健 向峥嵘 

作者机构：南京理工大学自动化学院 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2025年第40卷第1期

页      面：223-230页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 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] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62373191,62303224) 海装十四五预研课题项目(3020903010202) 

主　　题：无人艇 编队控制 强化学习 固定时间控制 优化控制 多智能体系统 

摘      要：针对多无人艇(unmanned surface vessels, USVs)编队系统中USV视野受限等问题,提出一种以无人机(unmanned aerial vehicles, UAV)作为多USV编队领导者的模型.针对UAV领导的多USV系统水空协同编队问题,设计一种固定时间的优化编队控制算法.在对USV、UAV进行三自由度动力学建模的基础上构建增广系统,并建立一个以优化控制输入及编队误差为目标的性能指标函数.所提出的辨识器-执行者-评价者结构的强化学习算法中,辨识器可以精确辨识系统中的未知非线性动态,通过评价者完成对最优性能指标函数值的评估、执行者更新控制策略两个步骤不断优化控制策略以逼近最优,进而利用Lyapunov方法证明UAV-USV系统编队误差能在固定时间内收敛.最后,通过仿真模拟验证了所提出算法的有效性.