[發明專利]一種時變通信下的多空天飛行器協同軌跡跟蹤控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202210646977.5
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN114895554A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳自強;柳新;陳伊冉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京卓勝佰達知識產權代理有限公司 16026
• 代理人: 劉冬梅

1.一種時變通信下的多空天飛行器協同軌跡跟蹤控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在L1自適應控制結構中加入一個線性PID或非線性PID來提高指令追蹤的精度，消除追蹤過程中的時滯現象；

所述線性PID表示為：

其中，u(t)為輸入信號，K_p為比例系數，e(t)為偏差信號，K_i為積分系數，K_d為微分系數，為偏差信號的導數；

所述非線性PID表示為：

其中，u(t)為輸入信號，K_p為比例系數，K_i為積分系數，e₀(t)、e₁(t)、e₂(t)分別為三個通道輸送的偏差信號；

給定一條飛行物可飛的空間軌跡作為期望空間軌跡；

控制飛行物在滿足特定約束條件的前提下收斂到所述期望空間軌跡。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過軌跡生成算法給定一條飛行物可飛的空間軌跡作為期望空間軌跡。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制飛行物在滿足特定約束條件的前提下收斂到所述期望空間軌跡，包括：

對于給定的飛行器，在滿足可行約束的前提下，設計俯仰速率q(t)，偏航速率r(t)以及虛擬目標前進速率的反饋控制律，使得所有的閉環系統信號有界并且軌跡跟蹤誤差向量x_pf收斂到零。

4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述控制飛行物在滿足特定約束條件的前提下收斂到所述期望空間軌跡，包括：

給定n架飛行器和期望空間軌跡p_d,i(t_d)，且各架飛行器彼此間的通信受機間通信網絡支持，對所有飛行器設計俯仰速率q(t)、偏航速率r(t)以及速度v(t)的反饋控制律，滿足：

(1)所有閉環信號有界；

(2)對每架飛行器i，j＝1,...,n，軌跡跟蹤誤差向量收斂到零；

(3)對任意兩架飛行器i和j，i,j＝1,...,n，協同誤差l′_i-l′_j以及協同狀態變化率均收斂到零，并且確保滿足任務的時間約束；

分布式的協同控制率表示為：

其中，飛行器n_l≤n被選擇作為虛擬長機，k_p和k_I是正的協同控制增益，為協同控制律，l′_i(t)為第i個協同狀態的變化率，l′_j(t)為第j個協同狀態的變化率，l_fi為第i架飛行器的總的路徑長度，v_d，i為第i架飛行器的期望速度，x_I，i(t)為第i架飛行器與其相鄰的飛行器的距離之和，為第i架飛行器與其相鄰的飛行器的距離之和的導數。

5.一種時變通信下的多空天飛行器協同軌跡跟蹤控制裝置，其特征在于，所述裝置包括L1自適應控制結構和軌跡生成模塊，所述L1自適應控制結構包括一個線性PID或非線性PID；

所述線性PID表示為：

其中，u(t)為輸入信號，K_p為比例系數，e(t)為偏差信號，K_i為積分系數，K_d為微分系數，為偏差信號的導數；

所述非線性PID表示為：

其中，u(t)為輸入信號，K_p為比例系數，K_i為積分系數，e₀(t)、e₁(t)、e₂(t)分別為三個通道輸送的偏差信號；

所述軌跡生成模塊被配置為給定一條飛行物可飛的空間軌跡作為期望空間軌跡；

所述L1自適應控制結構被配置為控制飛行物在滿足特定約束條件的前提下收斂到所述期望空間軌跡。