基于Leader-Follower理論的四旋翼無人機編隊控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代控制技術的不斷發(fā)展與進步，無人機技術經過幾十年的發(fā)展，已經在軍事領域和民用領域中發(fā)揮著不可或缺的作用。為了緊跟科技發(fā)展的潮流，除了提高單架無人機的功能和控制精度外，還需要考慮如何運用先進的現(xiàn)代控制理論，發(fā)展更為有效的無人機控制策略，從而無人機編隊飛行控制技術的研究越來越受到各界的廣泛關注。
　　本文全面分析了基于四旋翼無人機的多無人機編隊控制策略，分別對單無人機系統(tǒng)和多無人機編隊系統(tǒng)進行數(shù)學建模與系統(tǒng)分析；主要針對Foll

2、ower對Leader軌跡的實時跟蹤和Leader與Follower間航向角的準確同步問題展開研究，并且基于四旋翼無人機模型設計出軌跡追蹤控制系統(tǒng)；最后基于現(xiàn)代控制理論完成整個編隊控制系統(tǒng)的設計和穩(wěn)定性分析。主要研究內容如下：
　　1、本文以多無人機編隊控制系統(tǒng)為研究對象?；贚eader-Follower通信拓撲方案，并且通過Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)與反步法的運用，在Leader和Follower的相互約束問題上展開深入研究。

3、本文的控制策略不同于其他文獻中介紹的多無人機編隊控制方法，通過在Follower的機體軸坐標系下定義與Leader的相對位置誤差變量的方法，并且在虛擬的Follower運動控制上增加足夠的運動約束，在不需要準確地計算出用于Follower跟蹤的Leader路徑偏移量等參數(shù)的情況下，也可以實現(xiàn)具有豐富曲率的編隊控制系統(tǒng)。
　　2、通過在Follower的機體軸坐標系下定義Leader與Follower間相對位置誤差的設計思路，同時對

4、多無人機間航向角的一致性展開研究。在實現(xiàn)多無人機編隊軌跡控制的準確性和快速性的同時，確保編隊控制系統(tǒng)對航向角的控制也滿足收斂性的要求。結合非線性控制理論與無人機控制系統(tǒng)的結構特點，本文通過對Follower的姿態(tài)控制增加充足的運動約束，從而保證在Leader的軌跡曲線以及多無人機之間理想距離得到明確定義的情況下，實現(xiàn)Follower與Leader之間姿態(tài)角的穩(wěn)定性控制。
　　3、以單無人機系統(tǒng)為研究對象，對單無人機控制系統(tǒng)中姿態(tài)鎮(zhèn)