[发明专利]面向固定时间的编队飞行器协同控制方法及系统

权利要求书

1.一种面向固定时间的编队飞行器协同控制方法，其特征在于，包括：

由一个领航者与n个跟随者组成编队系统，建立所述编队系统的动力学模型；

量测编队成员状态；

基于所述编队成员状态，设计编队耦合状态误差变量；

基于所述编队耦合状态误差变量，设计第i个飞行器的固定时间控制协议，以实现编队成员状态在所述固定时间内的协同；

其中，i＝1,2,…,n；

所述编队系统的动力学模型包括：

领航者动力学模型：

跟随者动力学模型：

其中，i＝1,2,…,n，x_i∈R^m为跟随者状态变量,x₀为领航者状态变量；为系统非线性动态函数；τ_i表示编队成员的自时延，且满足h为未知正数；u_i∈R^m为所述编队系统的控制输入；A,B,C为所述编队系统的特征矩阵；

给出第i个编队成员的绝对追踪误差e_i＝x_i-x₀∈R^m，则将所述编队系统的动力学模型转化为编队追踪误差方程：

其中，φ_i＝g(x_i)-g(x₀),φ_i(τ)＝g(x_i,τ)-g(x₀,τ)；

所述量测编队成员状态的步骤，包括：

编队成员之间通过通信链路获取临近成员的状态x_j,j∈N_i及自身状态x_i，其中，N_i为第i个飞行器的通信拓扑集合，由编队通信拓扑图G决定；

所述编队耦合状态误差变量为：

其中，a_ij,b_i分别是通信链接权重矩阵A和B的元素，由编队通信拓扑图确定；l_ij表示通信链接Laplacian矩阵L的元素，定义为：

所述第i个飞行器的固定时间控制协议为：

u_i＝u_i1+u_i2+u_i3

u_i1＝-Γ₁γ_i

其中，m,r,p和q均为正奇数；Γ₁,Γ₂,Γ₃,Γ₄和Γ₅为控制增益，用于确定收敛时间T^*的大小；

当且仅当存在实数l₁0,l₂0，使得所述控制增益满足如下条件：

其中，λ₁(L)0为Laplacian矩阵L的最小特征值，则编队成员状态可在固定时间内实现协同，这里

其中，