无人机编队飞行控制器设计与仿真

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0065一04无人机编队飞行控制器设计与仿真牧彬，赵晓蓓，黄勇(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：无人机编队飞行可以大幅提高作战效率，但也面I

2、缶多机任务协同分配，传感器数据融合等问题。为提高对目标打击的成功率，从无人机近距离编队出发，采用长机一僚机结构，建立以僚机速度方向为x轴且建立固连于僚机的旋转坐标系，根据两机相对运动关系建立编队运动数学模型，设计一种小脑模型神经网络(CMAC)与PID并行控制器，以双机编队为基础对控制

3、器进行仿真验证。仿真结果证明该控制器可以实现近距离队形保持与队形重构功能，与传统PID控制器相比，在受到干扰情况下，编队队形可以以更小调整快速恢复，并且在PID参数变动时，仍能完成队形保持与重构，具有更强的鲁棒性。关键词：无人机；编队保持与变换；小脑模型神经网络中图分类号：V297文献标识码：BFormationFlightControlDesignforUAVsMUBin．ZHA0Xiao—bei．HUANGYong(CollegeofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUnivers

4、ity，Xi’allShanxi710072，China)ABSTRACT：Theformationflightofmulti—unmannedaerialvehicles(UAVs)callgratefullyenhanceSuccessfulrateofbattlemission．thusmoreandmoreresearcheshavebeendone．Thispaperbegan衔tllthecloseformation，takingtheleader—followerstructureandbuildingarot

5、atingframeusingfollowervelocityasXaxisandfixedonthefollower，acontrollerworkingwithCMACandPIDWasdesigned，simulationWascarredouttoverifythecontrollerbasedondoubleformation．ThetestshaveimprovedthatthiscontrollerCanachievethegoalofformationkeepingandreconfiguration．Com

6、paredwiththetraditionalPIDcontroller。theformationcanrecoverwithlesstimeandovershootincaseofdisturb，andwhenthePIDparameterschange，thecontrollercanstillachievethegoalofformationkeepingandreeonfignrationwithstrongrobustness．KEYWORDS：UAVs；Formationkeepingandreeonfigura

7、tion；CMAC1引言随着无人机技术的不断发展，无人机编队飞行得到了越来越多的关注。与单架无人机相比，无人机编队可以显著提高其完成作战任务的效率u1，例如执行侦查任务时，单架无人机出现故障后，可以立刻返航，其余无人机重构编队队形，继续执行任务；在执行攻击任务时，多无人机可以从不同高度不同角度对同一目标进行攻击，提高目标打击成功率，或是无人机编队同时攻击不同目标，节约攻击间隔时间；在执行战场毁伤评估任务时，无人机编队可以调整机载CCD照相机照射角度，全方位获取战场毁伤效果，提高信息可信度；在执行远程打击任务时，无人机编队可以

8、明显减小整体飞行阻力，近距离编队时，可获得近似大展弦比飞机的气动性能，收稿日期：2013—05一06并且不会减小飞机强度，增加机体重量。与单架无人机相比，无人机编队面临更多问题拉·，主要有多机任务协同分配，传感器数据融合，编队队形设计与重构，多机气动耦合，编队航迹规划，近距离通信，多机碰撞规避等。国内外学者针对上述问题进行了广泛的研究：AndrewJ．Sinclair等人完成了分散化协同控制的仿真验证；S．An-drewNing等人进行了编队飞行对气动参数影响的研究；JohnMeGreevy进行了具有相对姿态限制的双机编队研

9、究；朱战霞等人完成了x．y两个方向上PI控制器的设计；胡云安等人基于全状态反馈设计了编队控制器。本文主要针对长机一僚机结构，设计一种小脑模型神经网络(CMAC)与PID并行的控制器，利用PID构成反馈控制，CMAC构成前馈控制，以双机编队为基础对控制器进行仿真验证，仿真结果表明该控制器能够