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专利号: 2017111644294
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种飞行器协同控制方法,其特征在于,包括以下步骤:获取从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的法向加速度an,i,使得:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角λi在指定的收敛时间Tc内趋于指定的角度,各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角速率 在指定的收敛时间Tc内趋于0直至等于0;

获取从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的切向加速度at,i,使得:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的协同误差ξi在时间Ts内趋于0直至等于0;

根据所述法向加速度an,i、所述切向加速度at,i,对各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器进行控制,使得各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器同时降落至同一指定的落点;

其中,

Tc为预先指定的收敛时间,对于不同的飞行器,Tc取不同的值;

式中,κξ、ρξ为常数,其中,kξ<0,0<ρξ<1;λ2为拉普拉斯矩阵 的最小非零特征值,拉普拉斯矩阵定义为 在i=j时 在i≠j时lij=-aij,其中ai,j是用来描述飞行器之间通讯拓扑的邻接矩阵 的元。

其中, 表示第i个飞行器的协同变量,ri表示第i个飞行器和目标之间的相对距离,VM,i为第i个飞行器的速度。 表示第j个飞行器的协同变量。

2.根据权利要求1所述的飞行器协同控制方法,其特征在于,当各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的飞行时间小于指定的收敛时间Tc时:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角λi趋近于指定的降落角度各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角速率 在指定的收敛时间Tc内趋于0;

当各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的飞行时间大于或等于指定的收敛时间Tc时:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角λi等于指定的降落角度各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角速率 等于0。

3.根据权利要求2所述的飞行器协同控制方法,其特征在于,所述法向加速度an,i的计算公式为:公式(1)中:

k0>2、kσ、ρσ为常数,其中,kσ>0,0<ρσ<1,sgn(·)是一个符号函数,γM,i分别表示第i个飞行器的航向角,Vr,i和Vλ,i分别是水平和垂直于视线的相对速度分量,ri表示第i个飞行器和目标之间的相对距离;

g(xi,i,ti)和σi的表达式中的xi,i的第一个下标表示第i个状态量,i=1,2;第二个下标表示的第i个飞行器,i=1,…,n,其中tgo,i=Tc-ti;

4.根据权利要求1所述的飞行器协同控制方法,其特征在于,当各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的飞行时间小于时间Ts时:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的协同误差ξi趋于0;

当各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的飞行时间大于或者等于时间Ts时:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的协同误差ξi等于0。

5.根据权利要求4所述的飞行器协同控制方法,其特征在于,所述切向加速度at,i的计算公式为:公式(2)中:

sgn(·)是一个符号函数,

为协同误差,表示第i个飞行器的协同变量与相邻飞行器的协同变量之间的差别;

kξ、ρξ为常数,其中,kξ>0,0<ρξ<1。

6.一种飞行器协同控制装置,其特征在于,包括:法向加速度获取模块,用于获取从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的法向加速度an,i,使得:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角λi在指定的收敛时间Tc内趋于指定的角度,各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的视线角速率 在指定的收敛时间Tc内趋于0直至等于0;

切向加速度获取模块,用于获取从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的切向加速度at,i,使得:各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器的协同误差ξi在时间Ts内趋于0直至等于0;

控制模块,用于根据从所述法向加速度获取模块获取的法向加速度an,i和从所述切向加速度获取模块获取的切向加速度at,i,对各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器进行控制,使得各所述从不同位置起飞、同时参与飞行任务的飞行器同时降落至同一指定的落点;

其中,

Tc为预先指定的收敛时间,对于不同的飞行器,Tc取不同的值;

式中,kξ、ρξ为常数,其中,kξ>0,0<ρξ<1;λ2为拉普拉斯矩阵 的最小非零特征值,拉普拉斯矩阵定义为 在i=j时 在i≠j时lij=-aij,其中ai,j是用来描述飞行器之间通讯拓扑的邻接矩阵 的元。

其中, 表示第i个飞行器的协同变量,ri表示第i个飞行器和目标之间的相对距离,VM,i为第i个飞行器的速度, 表示第j个飞行器的协同变量。

7.根据权利要求6所述的飞行器协同控制装置,其特征在于,所述法向加速度获取模块执行的计算公式为:

公式(1)中:

k0>2、kσ、ρσ为常数,其中,kσ>0,0<ρσ<1,sgn(·)是一个符号函数,γM,i分别表示第i个飞行器的航向角,Vr,i和Vλ,i分别是水平和垂直于视线的相对速度分量,ri表示第i个飞行器和目标之间的相对距离;

g(xi,i,ti)和σi的表达式中的xi,i的第一个下标表示第i个状态量,i=1,2;第二个下标表示的第i个飞行器,i=1,…,n,其中tgo,i=Tc-ti;

8.根据权利要求6所述的飞行器协同控制装置,其特征在于,所述切向加速度获取模块执行的计算公式为:

公式(2)中:

sgn(·)是一个符号函数,

为协同误差,表示第i个飞行器的协同变量与相邻飞行器的协同变量之间的差别;

kξ、ρξ为常数,其中,kξ>0,0<ρξ<1。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有飞行器协同控制程序,所述飞行器协同控制程序被处理器执行时视线权利要求1~5中任一所述的飞行器协同控制方法的步骤。

10.一种终端,其特征在于,包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理其上运行的飞行器协同控制程序,所述飞行器协同控制程序被所述处理器执行时视线权利要求1~5中任一所述的飞行器协同控制方法的步骤。