[发明专利]一种分布式海域跨介质异构系统一致性编队方法

权利要求书

1.一种分布式海域跨介质异构系统一致性编队方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取海域跨介质异构系统的状态向量X＝[P_A V_A α_A β_A P_S V_S P_U V_U]；

所述的海域跨介质异构系统由数量相等的无人机、水面无人器和水下无人器组成；P_A＝[p₁,p₂,...,p_m]^T为无人机群的位置状态向量；P_S＝[p_m+1,p_m+2,...,p_l]^T为水面无人器的位置状态向量，l＝2m；P_U＝[p_l+1,p_l+2,...,p_n]^T为水下无人器的位置状态向量，n＝3m；V_A＝[v₁,v₂,...,v_m]^T为无人机群的速度状态向量；V_S＝[v_m+1,v_m+2,...,v_l]^T为水面无人器的速度状态向量；V_U＝[v_l+1,v_l+2,...,v_n]^T为水下无人器的速度状态向量；α_A＝[α₁,α₂,...,α_m]^T为无人机群的角度状态量、β_A＝[β₁,β₂,...,β_m]^T为无人机群的角速率状态向量；

其中，表示沿X轴的速度分向量；表示沿Y轴的速度分向量；表示沿Z轴的速度分向量；g为重力加速度；θ_i表示无人机的俯仰角；φ_i表示无人机的横滚角；q_i表示无人机的俯仰角速率；c_i表示无人机的横滚角速率；

步骤2：设定海域跨介质异构系统的编队标准；

若设定海域跨介质异构系统达到动态一致，则海域跨介质异构系统的期望状态向量为：

X_d＝[d(P_A) d(V_A) 0 0 d(P_S) d(V_S) d(P_U) d(V_U)]^T

若设定海域跨介质异构系统达到静态一致，则海域跨介质异构系统的期望状态向量为：

X_d＝[d(P_A) 0 0 0 d(P_S) 0 d(P_U) 0]^T

步骤3：根据设定海域跨介质异构系统的编队标准计算编队误差向量；

步骤4：设定分布式一致性控制协议的参数r₁、r₂、r₃、r₄，且满足r₂＞r₁,r₃,r₄＞r₂＞r₁；根据分布式一致性控制协议执行海域跨介质异构系统的编队；

所述的分布式一致性控制协议为：

其中，表示各个无人器的位置误差向量；表示各个无人器的速度误差向量；r₁、r₂、r₃、r₄表示控制协议参数；和表示仅在X和Y轴平面上的位置和速度误差向量；u_i为各个无人器的控制输入；a_ij为邻接矩阵中的元素，表示为：若第i个无人器与其他无人器有通信，则该元素为1，否则为0；α_i和β_i分别表示无人机的角度向量和角度速率。