[發(fā)明專利]一種基于事件觸發(fā)的異構(gòu)無(wú)人機(jī)集群控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210104837.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114527794A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉云平;趙陽(yáng);陳勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

1.一種基于事件觸發(fā)的異構(gòu)無(wú)人機(jī)集群控制方法，其特征在于：基于異構(gòu)編隊(duì)中各無(wú)人機(jī)上分別所設(shè)狀態(tài)觀測(cè)器，結(jié)合各無(wú)人機(jī)上的水平位置控制器、高度控制器、姿態(tài)控制器，以及各無(wú)人機(jī)之間的拓?fù)渫ㄐ牛瑢?shí)現(xiàn)對(duì)各類型無(wú)人機(jī)的集群控制；其中，基于異構(gòu)編隊(duì)中被控?zé)o人機(jī)接收期望目標(biāo)坐標(biāo)位置、以及異構(gòu)編隊(duì)中其余各無(wú)人機(jī)分別根據(jù)被控?zé)o人機(jī)實(shí)際坐標(biāo)位置所對(duì)應(yīng)接收期望目標(biāo)坐標(biāo)位置，異構(gòu)編隊(duì)中各個(gè)無(wú)人機(jī)分別以接收作為觸發(fā)，執(zhí)行如下步驟：

步驟A.通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器獲得無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系的空間實(shí)際坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)，以及對(duì)應(yīng)實(shí)際滾轉(zhuǎn)角、實(shí)際俯仰角、實(shí)際偏航角的實(shí)際姿態(tài)角向量，然后進(jìn)入步驟B；

步驟B.由狀態(tài)觀測(cè)器判斷無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)空間實(shí)際坐標(biāo)(x_s,y_s,z_s)、以及實(shí)際姿態(tài)角向量，相較期望目標(biāo)坐標(biāo)位置(x_d,y_d,z_d)，是否滿足預(yù)設(shè)觸發(fā)閾值事件，是則進(jìn)入步驟C；否則返回步驟A；

步驟C.水平位置控制器接收期望目標(biāo)坐標(biāo)位置(x_d,y_d,z_d)中的水平位置坐標(biāo)(x_d,y_d)、以及無(wú)人機(jī)接受控制對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系水平方向上X軸、Y軸的反饋加速度據(jù)此應(yīng)用相應(yīng)執(zhí)行器，針對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行水平位置進(jìn)行控制，并獲得無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系水平方向上X軸、Y軸的加速度

同時(shí)，高度控制器接收期望目標(biāo)坐標(biāo)位置(x_d,y_d,z_d)中的高度位置坐標(biāo)z_d、以及無(wú)人機(jī)接受控制對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系水平方向上Z軸的反饋加速度據(jù)此應(yīng)用相應(yīng)執(zhí)行器，針對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行高度位置進(jìn)行控制，并獲得無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系高度方向上Z軸的加速度然后進(jìn)入步驟D；

步驟D.根據(jù)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系高度方向上Z軸的加速度執(zhí)行升力反解算，獲得無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的垂直高度控制量U₁，然后進(jìn)入步驟E；

步驟E.根據(jù)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系水平方向上X軸、Y軸的加速度以及無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的垂直高度控制量U₁，執(zhí)行姿態(tài)反解算，獲得無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的滾轉(zhuǎn)角期望值φ_d、俯仰角期望值θ_d、偏航角期望值ψ_d，然后進(jìn)入步驟F；

步驟F.姿態(tài)控制器接收無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的滾轉(zhuǎn)角期望值φ_d、俯仰角期望值θ_d、偏航角期望值ψ_d，以及無(wú)人機(jī)接受控制所對(duì)應(yīng)的滾轉(zhuǎn)角角加速度反饋俯仰角角加速度反饋偏航角角加速度反饋據(jù)此針對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行姿態(tài)角控制，并獲得無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的滾轉(zhuǎn)控制量U₂、俯仰控制量U₃、偏航控制量U₄，然后進(jìn)入步驟G；

步驟G.根據(jù)無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的垂直高度控制量U₁、滾轉(zhuǎn)控制量U₂、俯仰控制量U₃、偏航控制量U₄，結(jié)合無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際姿態(tài)角向量(φ,θ,ψ)，應(yīng)用無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)方程，獲得無(wú)人機(jī)接受控制對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系X軸、Y軸、Z軸的反饋加速度以及滾轉(zhuǎn)角角加速度反饋俯仰角角加速度反饋偏航角角加速度反饋并返回步驟C。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于事件觸發(fā)的異構(gòu)無(wú)人機(jī)集群控制方法，其特征在于：所述步驟E中，根據(jù)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)大地坐標(biāo)系水平方向上X軸、Y軸的加速度以及無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的垂直高度控制量U₁、偏航角期望值ψ_d，按如下公式：

執(zhí)行姿態(tài)反解算，獲得無(wú)人機(jī)所對(duì)應(yīng)的滾轉(zhuǎn)角期望值φ_d、俯仰角期望值θ_d，其中，m表示無(wú)人機(jī)的質(zhì)量。