带有时延的多无人机编队同步控制的策略研究.pdf

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1、第4期组合机床与自动化加工技术No．42017年4月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueApr．2017文章编号:1001－2265(2017)04－0078－04DOI:10．13462/j．cnki．mmtamt．2017．04．019带有时延的多无人机编队同步控制的策略研究朱献文，王端(黄淮学院国际学院，河南驻马店463000)摘要:针对带有时延性的多无人机编队同步控制问题，采用拉格朗日方程的控制思想建立无人机编队控制力矩补偿方程策略。首先，建立四旋翼无人机双PID控制系统结构。

2、其次，采用超椭圆方程描述多无人机编队队形，同时根据位置误差与同步误差之间关系设计出的时延性控制力矩。最后，分析了时延性对无人机控制影响以及时延性控制策略对3架无人机编队的同步速度、俯仰角、偏航角性能影响，实验结果表明，时间延迟降低了无人机性能及稳定性;时延性控制策略有效的提升了编队的同步执行能力及稳定性。关键词:编队飞行;拉格朗日方程;无人机;控制策略中图分类号:TH166;TG506文献标识码:AStudyonSynchronizationApproachtoFormationControlinMulti-UAVswithTimeDelayZHU

3、Xian-wen，WANGDuan(InternationalCollege，CollegeofHuanghuai，ZhumadianHenan463000，China)Abstract:FortheSynchronizationapproachtoformationcontrolinmulti-UAVswithtimedelay，thecontrolstrategyoftorquecompensationinUAVformationbasedonthecontrolideaofLagrangeequationispro-posed．Firstly

4、，thedoublePIDcontrolsystemstructureoffourrotorcraftUAVisbuilt．Secondly，theMulti-UAVformationisdescribedbythesuperellipticequationsandthecontroltorqueisdesignedbasedonthere-lationbetweenpositionerrorandsynchronizationerror．Finally，thecontrolimpactfactorofUAVisana-lyzedandtheper

5、formanceofthecontrolstrategyofthreedronesformationinsynchronousspeed，pitchingangleandyawangleisanalyzed．TheexperimentalresultsshowthattheUAVperformanceandstabilitywouldbereducedduetothetimedelay;Thesynchronousexecutionabilityandstabilityoftheformationareimprovedeffectivelybyth

6、econtrolstrategy．Keywords:formationflight;lagrangeequation;UAV;controlstrategy0引言关于较大规模系统与移动互联网络联合运行时，由于移动网络信号通过很多通信节点连接导致通信延迟，为了提高无人机的较大操作范围，我们研究了无因此，时间延迟因素必须作为一种重要影响参数。无人机群组编队飞行。对于编队飞行，目前有两种控制人机群组编队控制时，从大型控制系统角度来看，延时策略:集中控制和分散控制。集中控制编队利用计算预测和几种类型的预测控制［3-4］来解决控制系统的网机技术，是一个简单而

7、单一的地面控制站(Ground络延迟问题。文献［7-9］采用不同的控制方法对无人ControlStation，GCS)连接所有无人机并且直接控制;机进行了优化控制，但所有控制算法都未考虑系统的另一个是分散控制的平面结构，每个无人机的工作负时间延迟问题。载分开。尽管两种控制方式从根本上不同，但是控制鉴于此，本文针对无人机系统延迟问题，提出了对系统都有时间延迟的发生，对无人机飞行性能有着不多无人机编队队形响应的时延性控制策略。首先，建同影响。集中控制的时间延迟存在于GCS控制太多立四旋翼无人机双PID控制系统结构。其次，采用超无人机，过多的操作过程。而

8、分散控制的延迟存在于椭圆方程描述多无人机编队队形，同时根据位置误差每一次层次结构之间。文献［1-2］研究中存在系统上与同步