[发明专利]一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统

权利要求书

1.一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1：建立多飞艇系统模型和通信拓扑模型；

单个飞艇的数学模型可表示为：

式中，飞艇位置坐标；为飞艇姿态角；为飞艇速度；为飞艇角速度；为飞艇转动惯量；为飞艇惯性积；为飞艇质量；为飞艇体积，和为质心位置；为飞艇惯性因子；为飞艇动压；为某一飞行高度下的大气密度；为空速；飞艇气动系数；和为飞艇体坐标系下的气动力和力矩；飞艇所受到的浮力；为重力加速度；为飞艇机体系下的右螺旋桨坐标；和为方向舵和升降舵的舵偏角；和为飞艇的螺旋桨推力；为飞艇螺旋桨的安装角；令得到所述多飞艇系统模型表示为：其中，和为飞艇的状态信息，为飞艇总数量，为飞艇所受到的外部扰动；为控制输入，和为系统状态矩阵，为控制输入矩阵；

所述通信拓扑模型表示为：

邻接矩阵为若飞艇i从飞艇j获得信息，否则相应的拉普拉斯矩阵表示为：其中，当外部干扰及其导数是连续且有界的，

根据多飞艇系统模型，分布式扩张状态观测器表示为：式中：为待设计的常数，满足为待设计的观测器增益，满足是Hurwitz，的估计；根据分布式扩张状态观测器令表示观测器的估计误差，其中，则观测器的误差系统表示为：式中，当有向通信拓扑图的并集包含一个生成树时，

基于分布式扩张状态观测器的输出，网络拒止环境下多飞艇协同控制器表示为：式中：为待设计的常数，是二项展开的系数，步骤S2：根据多飞艇系统模型，在多飞艇系统内部状态不可测和存在外部不确定性扰动的情况下，建立对多飞艇系统内部状态及外部不确定性扰动的分布式扩张状态观测器，所述分布式扩张状态观测器用于获得每个飞艇内部状态及外部不确定性扰动的估计值；

步骤S3：利用所述分布式扩张状态观测器构造在网络拒止环境下的多飞艇协同控制器；

步骤S4：验证在网络拒止环境下的多飞艇协同控制器对网络拒止环境下通信中断导致有向通信拓扑切换的多飞艇系统协同控制的有效性，使多飞艇系统状态保持一致；

所述网络拒止环境下多飞艇协同控制方法应用的系统，包括，

多飞艇系统模型和通信拓扑模型构建模块，用于构建多飞艇的系统模型和通信拓扑模型；

分布式扩张状态观测器构建模块，用于根据多飞艇系统模型，在多飞艇系统内部状态不可测和存在外部不确定性扰动情况下，建立对所述多飞艇系统内部状态及外部不确定性扰动的分布式扩张状态观测器，所述分布式扩张状态观测器用于获得每个飞艇内部状态及外部不确定性扰动的估计值；

网络拒止环境下多飞艇协同控制器构建模块，用于利用所述分布式扩张状态观测器构造在网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇协同控制器；

协同控制模块，用于利用所述在网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇协同控制器对网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇系统进行协同控制。

2.根据权利要求1所述的一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于：当外部干扰及其导数是连续且有界的且当有向通信拓扑图的并集包含一个生成树时，

基于分布式扩张状态观测器的输出和多飞艇协同控制器使得多飞艇系统状态一致，一致状态为：为常数。