面向群目標(biāo)搜索的無人機(jī)航跡規(guī)劃與跟蹤控制研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步與技術(shù)的創(chuàng)新，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出了前所未有的發(fā)展。航跡規(guī)劃與航跡跟蹤控制一直以來是無人機(jī)自主飛行系統(tǒng)的重要組成部分，目前的航跡規(guī)劃系統(tǒng)常常是針對(duì)單架無人機(jī)設(shè)計(jì)的，對(duì)于多架無人機(jī)的航跡規(guī)劃來說不僅僅需要考慮單機(jī)的物理性能，環(huán)境和通信問題，還需要考慮所派出無人機(jī)的數(shù)量，無人機(jī)航跡之間的關(guān)系等問題。同時(shí)，四旋翼無人機(jī)相較于固定翼無人機(jī)有著其獨(dú)特的飛行優(yōu)勢(shì)，從而受到了廣泛的關(guān)注。然而對(duì)于這種欠驅(qū)動(dòng)、非線性、內(nèi)部參數(shù)難以確定的無人機(jī)系

2、統(tǒng)來說，其航跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)是比較困難的。因此，根據(jù)以上考慮本文主要做了以下工作：
　　首先，本文分析了航跡規(guī)劃必要性條件和代價(jià)約束，如航跡節(jié)點(diǎn)距離、無人機(jī)剩余飛行時(shí)間、任務(wù)執(zhí)行效率、環(huán)境地形等，從而建立群目標(biāo)搜索無人機(jī)航跡規(guī)劃代價(jià)模型。同時(shí)，也對(duì)現(xiàn)有航跡規(guī)劃算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，分析了算法的適用范圍。
　　其次，進(jìn)行了面向群目標(biāo)的無人機(jī)航跡規(guī)劃算法研究，研究了利用交換序與改善進(jìn)化步長(zhǎng)的混合蛙跳算法，使之適用于面向群目標(biāo)

3、的航跡規(guī)劃。
　　然后，研究了節(jié)點(diǎn)間障礙物的碰撞檢測(cè)算法，利用障礙物的拓展包圍體實(shí)施避障飛行；針對(duì)節(jié)點(diǎn)間存在多個(gè)障礙物和多架無人機(jī)相交于同一個(gè)障礙物的情況進(jìn)行分析，并得出了相應(yīng)的避障飛行方案。通過仿真對(duì)比，選擇出在不同條件下較為適合的多無人機(jī)飛行搜索策略。
　　最后，描述了四旋翼無人機(jī)非線性模型，研究了四旋翼無人機(jī)的跟蹤控制問題。針對(duì)模型的參數(shù)未知，建立了一種與支持向量機(jī)相結(jié)合的滑模控制方案；設(shè)計(jì)了一種基于自適應(yīng)在線支持向量