基于模糊PID的无人机编队控制

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1、第32卷第9期计算机仿真2015年9月文章编号：1006—9348(2015)09—0066—06基于模糊PID的无人机编队控制焦林冠，石鹏飞，魏文领(西安飞行自动控制研究所飞控部，，陕西西安710065)摘要：在无人机编队飞行作的研究中，针对编队优化控制问题，根据“长机——僚机”跟踪模式的编队策略，建立起两架无人机编队的数学模型。引入模糊控制理论，设计了采用模糊PID控制律的编队控制器，解决了传统PID控制参数整定后不能改变的问题，控制器中参数的动态变化确保了对编队飞行中无人机的稳定控制。仿真结果显示，设计的控制器可以按照相关指令，控制僚机跟随长机机动，从而达到期望的相对位置

2、和飞行状态，超调量较小，并且无稳态误差，证明该控制系统切实可行，具备较强的工程可实现性。关键词：无人机；飞行控制；编队飞行中图分类号：V271．4文献标识码：BResearchonFuzzyPIDControlofUAVFormationFlightJIAOLin-guan，SHIPeng-fei，WEIWen—ling(DepartmentofFlightControl，FlightAutomaticControlResearchInstitute，Xi’anShanxi710065，China)ABSTRACT：WithUAVformationflightasapplica

3、tionbackground，formationcontrolmethodWasstudied．BasedonLeader-FollowerModeUAVformationflightcontrolsystem，aUAVformationmathematicalmodelWasbuilt．Withthestudyonthefuzzycontroltheory，aformationcontrollerbasedonfuzzyPIDcontrollawwasdesigned．Theprob—lemthatthetraditionalPIDcontrolparameterscanno

4、tbechangedWassolved，thedynamicchangedparametersincontrollerensuredthestabilityofthecontrolofUAVinformationflight．Thesimulationresultsillustratethatthede—signedcontrollerisabletomanipulatewingaircraftstofollowtheleader’Smotioninordertoachieveexpectedrelativepositionandflyingstatebasedoncorres

5、pondinginstructions，withsmallovershootandnosteadystateerror，whichshowsthatthealgorithmisfeasibleandthecontrollerisequippedwithhighengineeringrealizability．KEYWORDS：UAV；Flightcontrol；Formationflight1引言无人机具有结构简单，机动性高，航时较长；隐蔽性好，安全性强；成本低廉，适应性强等特点，因而在军事和民用领域得到广泛应用。最近几十年里，无人机相关技术的发展受到越来越广泛的关注和应用。而

6、无人机编队飞行则在单架无人机的基础之上又极大地拓宽了无人机的应用范围，是近年来无人机技术的发展趋势和研究方向，受到世界各国的广泛重视⋯。无人机编队控制问题是编队飞行中的重点问题，目前国内外已有相应的研究针对于飞机的编队飞行控制问题，BinZuo使用常规的PID方法进行设计‘2J，但对无人机编队飞行中的队形变换控制没有进行仿真验证。西北工业大学的朱战霞完成了X、Y两个方向上PI控制器的设计旧J。然而，无人机编队控制通常容易受到诸多干扰因素的影收稿日期：2014—10—22修回日期：2014—12—04—66一响，传统的PID控制器参数整定后不会改变，难以适应编队系统内部参数的高动

7、态变化。采取模糊PID控制律设计控制器能够很好地适应系统内部动态参数的变化，实时在线调整参数数值，适合处理无人机编队这样复杂的非线性问题，可以很好地提高编队系统的控制效果。本文中建立了编队飞行三维模型，设计的模糊PID控制器，不仅实现了编队队形的保持，而且能有效地控制编队队形变换。仿真结果表明了控制的可行性和有效性。2无人机编队的数学模型建立本文的编队模式采用“长机——僚机”模式，在编队飞行中，任意两架无人机之间都存在相对运动，所以通过对两架编队的无人机进行分析可以得出多架无人机编队的数学模