[發明專利]一種無人艇集群的抗擾動分布式協同控制方法與裝置

有效

• 申請號: 201910483040.9
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110096061B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 金龍;齊一萌;李帥永;劉梅
• 申請（專利權）人: 蘭州大學;重慶郵電大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種無人艇集群的抗擾動分布式協同控制方法與裝置，包括如下步驟：1)分配無人艇并且實時探測目標對象；2)集群中各無人艇實時獲取目標對象和在其通信范圍內的無人艇的位置信息和速度信息；3)根據所述信息實時構建所述任務執行中用于最優無人艇選擇的判定等式；4)在所述無人艇集群抗擾動分布式協同任務執行系統的約束下，根據所述規則及標準二次規劃方法確定分配無人艇集群的控制信號；5)根據所述控制信號實時識別無人艇與目標對象的運動坐標系，完成所執行任務。本方法通過協同控制實現對多目標的追蹤等任務，提高了工作效率和執行任務的成功率；利用有限通信的分布式設計拓寬了無人艇集群系統的范圍，減少了系統的計算負擔。

技術領域

本發明涉及分布式協同控制領域，具體涉及一種無人艇集群的抗擾動分布式協同控制方法與裝置。

背景技術

無人艇是一種具有全自主感知、運行能力的水面艇。其具有體積小、航速高、續航能力強、操控性強、反應迅速等特點。無人艇在寬闊的河域和海域中，能完成水質監測、巡航追蹤等任務。同時也能在未來的戰爭中，完成情報偵查、武力打擊等特殊任務。無人艇技術受到了各國的重視，開展無人艇協同作業研究具有重要意義。

協同作業的無人艇集群能提高探測范圍、提升作業效率。同時無人艇集群能在復雜度高的環境下執行多任務，具有不可忽視的優勢。例如，針對敵船闖入我方海域、違法捕魚等情況，可依靠無人艇分布式控制圍追并驅逐。然而敵船被發現時運動形式不固定，無人艇執行任務中接收信息的內部誤差以及外界環境等干擾因素不確定，并且敵船也會隨著圍捕情況進行相應的變化，從而對無人艇圍捕敵船造成了很大難度。因此，亟需一種精度更高、穩定性更強的無人艇集群的抗擾動任務執行系統。

對于無人艇集群任務執行系統而言，由于系統中各個無人艇之間受到方位不定、間隔距離、通信負載的限制，通常不具有全局通信的能力。然而，在大規模工作環境中，倘若采用了全局通信的通信拓撲結構，該系統可能會因為無人艇集群數量較多使得通信負載過大從而致使通信系統的崩潰，進而導致整個無人艇集群協同執行任務的失敗。而采用分布式通信拓撲結構的無人艇集群的抗擾動任務執行系統只需使各無人艇與其臨近的無人艇進行通信，即使出現某些局部通信失敗，整個無人艇集群的抗擾動任務執行系統也能正常工作。

發明內容

本發明提出一種無人艇集群的抗擾動分布式協同控制方法與裝置，旨在解決在擾動存在、通信受限的情況下實現無人艇集群的抗擾動分布式協同控制，并使系統內所有無人艇在執行任務時效率與精確度均達到最優化。

本發明實施例第一方面提供了一種無人艇集群的抗擾動分布式協同任務中對于最優無人艇的選擇方法；

所述無人艇集群的抗擾動分布式協同任務中對于最優無人艇的選擇方法包括：

獲取所述目標對象和集群中各無人艇的位置與速度信息；

按照所述無人艇集群的抗擾動分布式協同控制規則對集群中的無人艇進行最優化選擇；

所述無人艇集群的抗擾動分布式協同任務中用于最優無人艇選擇的判定等式為：