基于事件驱动的多飞行器编队协同控制

《基于事件驱动的多飞行器编队协同控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2017年3月第43卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2017V01．43No．3http：／／bhxb．buaa．edu。cnjbuss@buaa．edu．(2'／1DOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0222基于事件驱动的多飞行器编队协同控制马鸣宇1，董朝阳1。(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083；24，王青2，程吴宇1北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100083

2、)摘要：针对多飞行器系统协同控制问题，研究了基于事件驱动机制的控制设计方法。结合有向通信拓扑和编队位置描述建立了空间多飞行器系统的模型，在飞行器编队中引入事件驱动方法，设计了一般形式的事件触发函数，在非触发时间内利用触发时刻的信息生成了协同控制律，使得飞行器在非持续通信下能够形成三维空间任意给定的队形，并从理论上给出了协同控制问题的稳定性证明。提出的方法不需要飞行器系统的全局信息，飞行器只需要在触发时刻进行通信和控制器的更新，更有利于实际情形中的应用。仿真结果验证了该方法的有效性。关键词：多飞行器系统；编队飞行；协同控制；事件驱动；有向拓扑中

3、图分类号：V249；TP273文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)03—0506—10飞行器编队飞行，即多架飞行器为适应任务要求按照一定的结构形式进行三维空间队形排列，使其在飞行过程中保持稳定的队形，以体现整个机群的协同一致性¨。2o。相对于单个飞行器，多飞行器的协同编队通常有着更好的容错性和鲁棒性，能够以较低的成本更有效地完成任务"41，在环境监测、资源勘探、军事侦察、目标打击等民用和军用领域都有着突出的优势，具有广阔的应用前景。飞行器编队控制正逐步成为协同控制领域研究的热点。同单飞行器相比，多飞行器系统的模型和控制方法更

4、为复杂。6‘8’。文献[9]采用了改进的领航者．跟随者模型研究了多枚导弹的编队控制问题，提出了一种候补领航弹的模式来减少多导弹系统对领航弹的依赖。崔艳和贾英民¨叫使用了树型结构描述多个个体之间的拓扑关系，研究了存在扰动情况下多智能体系统编队问题。在文献[11]中，仿照鸽群层级建立了领航者．跟随者的“人”字形编队飞行的控制方法。文献[12]将多飞行器系统转换为一个二阶模型，并基于多智能体一致性理论研究了编队飞行控制问题，给出了编队系统稳定性的充分条件。然而，通常情况下的协同控制律要求个体根据相邻飞行器的实时信息调节自身的状态，以达到协同编队的目

5、的。这就需要飞行器之问保持持续的通信连接。然而，对于飞行器来说其通信资源是有限的，持续的通信会造成较大的能量消耗；在实际复杂环境中，持续的通信实现起来也较为困难，而且容易受到干扰，对协同控制的效果造成不良影响。事件驱动控制能够较好地解决上述问题’13。“。。在事件驱动控制系统中，控制器的输出计算并不根据时间来进行，而是通过“事件”，即系统运行状态满足给定条件时，认为触发了一个事件，此时控制器才进行更新。事件驱动控制在近年来取得了许多研究成果¨5‘”1。王航飞等¨引采用事件驱动机制研究了多智能体系统的环形编收稿日期：2016-03-22；录用日

6、期：2016-06-20；网络出版时间：2016-09—12113：21网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160912．1021．002html基金项目：国家自然科学基金(61374012)}通讯作者：E-mail：dongchaoyang@buaa．edu．cn；f用格式：马鸣宇，董朝阳，王青，等．基于事停驱动的多飞行器编双协同控制fJj．北京航空航天大学学报，2017，43(3)：506．515．MAMY．DONGCY．WANGO．eta1．Event—basedcooperative

7、controlofmultipleflightvehiclesformationCj3．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(3)：506—5t5(inChinese)．第3期马鸣宇，等：基于事件驱动的多飞行器编队协同控制507队控制问题，在降低个体控制更新频率的情况下系统能形成给定的编队；文献[19—20]分别研究了一阶和高阶多智能体一致性的事件触发方法，允许个体有不同的触发方式；Meng和Chen旧刈在多智能体网络中设置了同步时钟，并以此采样数据进行了

8、事件驱动控制；文献[22—23]利用测量误差构造了事件触发函数，解决了一般线性多智能体的趋同问题。但是，相比于通常的时问驱动方法，事件驱动方式飞行器编队的研究仍有需