[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

本發明公開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，從確保系統參數調節的快速性和應對干擾以及不確定性的魯棒性出發，綜合經典控制以及自適應控制理論，通過改進L1自適應控制方法，基于此提出飛行器軌跡跟蹤控制策略；提出了一套完整的飛行器軌跡跟蹤控制問題求解框架，將問題解耦為內、外兩個控制回路，并產生一個強魯棒性的協同控制策略，將L1自適應控制改進方法應用于速度控制回路的增穩控制應對通信限制，保證安全，進行避碰。

技術領域

本發明涉及飛行器軌跡跟蹤方法，更具體地，涉及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。

背景技術

多智能體系統在多種各類任務中具有很大優勢，應用廣泛：地面飛行器協同控制、航空編隊、水下機器人編隊以及集群等。隨之而來的多智能體協同控制問題則成為研究熱點。中國已經成功建立國家空間站，戰略空間的拓展帶來新的問題，即外太空任務條件下，單個飛行器已經不適用于有些任務，這時候必須由多飛行器編隊完成任務，相比于傳統的單個空天飛行器，編隊空天飛行器具有靈活性好、可靠性高、成本低等優勢，空天飛行器編隊技術在航天器在軌服務、深空探測、航天器跟蹤監視等領域有著廣泛的應用，考慮到多飛行器的協同控制，受限于通信鏈路服務質量，如果出現機間信息流紊亂，單機與編隊無法互聯或者信息量受限，在機間需要產生一個魯棒性的協同控制策略，應對通信限制，保證安全，進行避碰。

發明內容

提供了本發明以解決現有技術中存在的上述問題。本發明是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，能夠在機間通信網絡的支撐下通過調節多機之間速度來實現整個機群的協同，使用一種基于比例積分方法的分布式魯棒協同控制律，通過改進L1自適應控制方法應用與速度控制回路的增穩控制來應對通信拓撲結構時變條件下出現的速度震蕩現象，保證整個協同控制閉環系統的穩定一致性。

本發明具體采用如下技術方案：

根據本發明的第一方案，提供一種時變通信下的多空天飛行器協同軌跡跟蹤控制方法，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。

根據本發明的第二方案，提供一種時變通信下的多空天飛行器協同軌跡跟蹤控制裝置，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：