[发明专利]无人机仿生配对控制方法及无人机集群蜂拥飞行控制方法

权利要求书

1.一种无人机仿生配对控制方法，其特征在于，包括：

获取配对的无人机实时的当前位置；

输入到预先构建的配对距离调节模型，得到距离调节数据，根据距离调节数据对配对的无人机进行距离调节；所述预先构建的配对距离调节模型利用平方律误差滑模面进行构建；

所述预先构建的配对距离调节模型利用平方律误差滑模面进行构建的过程包括：

构建使配对的无人机之间距离收敛至期望值的期望模型；

根据期望模型构建平方律误差滑模面；

根据平方律误差滑模面构建趋近律；

根据期望模型和趋近律构建配对距离调节模型；

所述期望模型为：

其中，p_n(t)、p_m(t)表示配对的无人机m和无人机n的当前速度；

q_n(t)、q_m(t)表示配对的无人机m和无人机n的当前位置，d_m表示配对的无人机m和无人机n之间的期望相对距离，

所述平方律误差滑模面为：

其中，s表示平方律误差滑模面，e表示平方律跟踪误差，表示e的一阶导数，c表示比例控制参数，y表示状态量，y＝q_n(t)-q_m(t)，表示y的一阶导，T表示向量的转秩；

所述趋近律为：

其中，k表示比例控制系数，sign(·)表示符号函数；sign表示取符号，如果s为负数，sign(s)＝-1，其他情况sign(s)＝1；

所述配对距离调节模型为：

其中，则有a、b分别表示可调节的比例系数，y₁、y₂、y₃分别表示矢量y的三个分量，N表示集群中的无人机数量、令E＝y^Ty，分别表示无人机n和无人机m的配对力。

2.一种无人机集群蜂拥飞行控制方法，其特征在于，包括：

获取无人机的实时位置；

输入到预先构建的无人机控制模型，输出无人机的控制信号，根据无人机的控制信号对该无人机进行位置调节；所述无人机控制模型包括相对距离控制模型、速度一致性控制模型、牵制反馈模型和如权利要求1所述方法中的配对距离调节模型；

所述相对距离控制模型，用于控制相邻无人机之间距离；

所述速度一致性控制模型，用于控制相邻无人机速度保持一致；

所述牵制反馈模型，用于控制所有无人机跟随虚拟领导者飞行。

3.根据权利要求2所述的无人机集群蜂拥飞行控制方法，其特征在于，

所述无人机控制模型为：

其中，u_i(t)表示第i个无人机t时刻的控制输入；表示相对距离控制模型；表示速度一致性控制模型；表示牵制反馈模型；表示配对距离调节模型；h_i表示虚拟领导者的牵制节点选择项，是配对选择项。

4.根据权利要求3所述的无人机集群蜂拥飞行控制方法，其特征在于，所述相对距离控制模型的表示形式为，其中i,j表示任意两架无人机：

其中，g代表个体之间吸引力以及排斥力的函数，║·║表示向量的二范数；

g(x)＝-x[g_a(||x||)-g_r(||x||)],        (1)

设计函数g_a，g_r满足关系式(2)、(3)、(4)：

g_a(||x||)＝a||x||,    (3)

g_r(||x||)||x||＜A                       (4)

其中a为控制参数，A为系统控制输出的上界。

5.根据权利要求3所述的无人机集群蜂拥飞行控制方法，其特征在于，所述速度一致性控制模型的表示形式为：

p_j，p_i为任意两架无人机i,j的速度矢量，a_ij为比例控制参数。