無人機(jī)編隊(duì)飛行隊(duì)形控制研究.pdf

1、由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、造價(jià)低、使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)和不必冒生命危險(xiǎn)等特點(diǎn)，無人機(jī)現(xiàn)已得到各國(guó)的廣泛關(guān)注。無人機(jī)的編隊(duì)飛行又具有單機(jī)飛行所沒有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，因此具有更為廣闊的發(fā)展前景。隊(duì)形保持是無人機(jī)編隊(duì)完成各種任務(wù)的前提，而如何使多架無人機(jī)保持近距離編隊(duì)飛行是目前的研究熱點(diǎn)之一。
　　 本文以無人機(jī)的編隊(duì)飛行為研究背景，著重研究其隊(duì)形控制問題。
　　 首先，對(duì)無人機(jī)編隊(duì)飛行隊(duì)形控制的基本理論進(jìn)行總結(jié)比較，分析了三種常用

2、的無人機(jī)編隊(duì)飛行隊(duì)形控制策略及其特點(diǎn)，總結(jié)了無人機(jī)編隊(duì)飛行隊(duì)形控制的六種主要方法，并分析每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 其次，直觀的將編隊(duì)中的無人機(jī)分為長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)兩種角色，分別在慣性坐標(biāo)系和速度坐標(biāo)系上研究長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在長(zhǎng)機(jī)僚機(jī)跟隨模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了隊(duì)形控制的PID控制器，再通過實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證了在長(zhǎng)機(jī)僚機(jī)跟隨模型中設(shè)計(jì)的PID控制器對(duì)隊(duì)形控制的有效性。
　　 再次，對(duì)控制器參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題進(jìn)行研究，引入了粒子群優(yōu)

3、化算法，研究了粒子群優(yōu)化算法的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程，并針對(duì)隊(duì)形控制的PID控制器設(shè)計(jì)了粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)優(yōu)化模型，使系統(tǒng)得到優(yōu)化后的PID控制性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了所設(shè)計(jì)的粒子群優(yōu)化算法對(duì)控制器參數(shù)優(yōu)化的有效性。
　　 接著，研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本思想和高階滑模控制理論，并針對(duì)PID控制器和傳統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制抑制干擾能力不足的缺點(diǎn)，利用二階滑模超扭曲控制理論對(duì)無人機(jī)編隊(duì)飛行的隊(duì)形控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)仿真，表明所設(shè)計(jì)的控制策