基于狀態(tài)和輸出反饋的四旋翼群的群集控制.pdf

1、群集運(yùn)動(dòng)在英文中被稱(chēng)為Flocking,是一種普遍存在的自然現(xiàn)象,其行為可以簡(jiǎn)單描述為一群運(yùn)動(dòng)的生物,在能夠保持團(tuán)隊(duì)形式的前提下,朝某一方向運(yùn)動(dòng),并且所有個(gè)體的速度矢量相等,彼此間的距離趨于穩(wěn)定,在此過(guò)程中無(wú)碰撞發(fā)生。由于這種集群的協(xié)調(diào)行為能夠完成的任務(wù)是單個(gè)個(gè)體無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,基于實(shí)際的應(yīng)用有著極其重要的意義。因此,本文的主要目標(biāo)是以四旋翼飛行器作為研究對(duì)象,通過(guò)設(shè)計(jì)分布式控制律,使四旋翼群能夠?qū)崿F(xiàn)上述Flocking行為。并且考慮在無(wú)法

2、獲取速度信息的情況下的四旋翼群的Flocking控制問(wèn)題。
　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),本文采取了從易到難、循序漸進(jìn)、各個(gè)擊破的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。將該復(fù)雜問(wèn)題細(xì)化為單架四旋翼飛行器的飛行控制、質(zhì)點(diǎn)模型的Flocking控制、四旋翼群的Flocking控制、速度估計(jì)器的設(shè)計(jì),通過(guò)系統(tǒng)的解決這些被細(xì)化的科學(xué)問(wèn)題,從中獲取設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),以致于最終能夠解決在無(wú)法獲取速度信息情況下的四旋翼群的Flocking控制問(wèn)題。
　　在第四章中,通過(guò)在四旋翼

3、飛行器的位置子系統(tǒng)中引入兩個(gè)虛擬的控制輸入,用以解決系統(tǒng)的欠驅(qū)動(dòng)問(wèn)題,并通過(guò)光滑的有界函數(shù)來(lái)確?？刂戚斎氲挠薪缧?以及使用Backstepping設(shè)計(jì)方法獲得期望的控制律;在第五章中,基于質(zhì)點(diǎn)模型研究Flocking控制的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法:利用人工勢(shì)能函數(shù)來(lái)解決多智能體的匯聚和避撞問(wèn)題,通過(guò)Lyapunov方法來(lái)處理速度一致性問(wèn)題;結(jié)合前兩章的研究成果,在第六章中,實(shí)現(xiàn)了四旋翼群的Flocking控制,并利用跟蹤虛擬信號(hào)的方法解決偏航角一