[发明专利]具有输入饱和的多旋翼无人机时变编队控制方法及系统

权利要求书

1.一种具有输入饱和的多旋翼无人机时变编队控制方法，其特征在于，包括：

对单个多旋翼无人机的物理特性进行建模，将建立的模型转化为状态方程；

确定多个多旋翼无人机编队时的通信拓扑结构；

针对第i个僚机建立高增益模糊状态观测器，估计系统不可测状态，得到系统的状态估计值；基于所述状态估计值，构建协同一致性误差；同时构建输入饱和补偿辅助系统；

设计自适应切换事件触发机制并构建阈值自适应律，基于协同一致性误差和输入饱和补偿辅助系统，利用反步法构建自适应事件触发控制器；

基于所述自适应事件触发控制器，在外部风扰和输入饱和的情况下控制所有僚机的位置与领机的期望轨迹保持同步；

针对第i个僚机建立高增益模糊状态观测器，估计系统不可测状态，具体包括：

其中，k_i,m是Hurwitz多项式的系数，m＝1，...，n，并且l_i1是增益参数；和分别代表了x_i＝[x_i,1,...,x_i,n]^T和最优参数的估计值，代表第m个系统状态x_i,m的估计值，u_i是原系统的控制输入u_i(θ_i)；为的导数，为的后一项，为系统非线性函数f_i,m的逼近值；y_i是系统的输出；是系统状态的估计值，是状态观测器的输出。

2.如权利要求1所述的一种具有输入饱和的多旋翼无人机时变编队控制方法，其特征在于，对单个多旋翼无人机的物理特性进行建模，具体包括：

基于欧拉-拉格朗日方程，把多转子的质心当作原点，得到空气动力不确定性的六旋翼无人机动力学模型：

其中，P＝[x y z]和V分别为以地面坐标系E_e为质心相关的位置向量和速度向量；m代表机体的总质量，g代表重力加速度；J为惯性矩阵；F是总的推力；e₃＝(0,0,1)^T是Z轴单位向量，矩阵M是总力矩；矩阵G_a为陀螺力矩；矩阵K是未知的空气阻力对角矩阵；矩阵D_p和D_a分别是与地面坐标系E_e和机体坐标系B_b相关的扰动，矩阵Ω是在机体坐标系B_b下的角坐标，矩阵Θ代表了欧拉角；R代表了旋转矩阵。

3.如权利要求1所述的一种具有输入饱和的多旋翼无人机时变编队控制方法，其特征在于，确定多个多旋翼无人机编队时的通信拓扑结构，具体包括：

N个多旋翼无人机之间的信息传递关系可用有向图表示G＝(H,E,A)；

其中，H＝{1,…,N}是节点的非空集合，E＝{(m,i)∈H×H,m≠i}是节点与节点边的非空集合；(m,i)代表了僚机i能收到僚机m传递的信息；A＝[a_i,m]∈R^M×M为相关邻接矩阵，当或者m＝i时，元素a_i,m＝0，其他的值时元素a_i,m0。