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专利号: 2024115785709
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗干扰的无人机队形滑模控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,考虑外部未知干扰,建立无人机状态方程,预设虚拟领导者轨迹并建立虚拟领导者位置随时间变化的方程;

步骤2,预设无人机编队队形,以地面上预先指定的点为原点构建惯性坐标系,根据惯性坐标系确定各无人机的编队函数;

步骤3,根据各无人机的编队函数以及虚拟领导者位置随时间变化的方程,计算得到各无人机的位置误差;

步骤4,根据各无人机的位置误差,设计非奇异终端滑模函数,进一步建立各无人机的抗扰控制律;

所述非奇异终端滑模函数具体如下:

其中,six,siy,siz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向采用的非奇异终端滑模函数,eix,eiy,eiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的位置误差,βi为大于零的参数,p,q满足关系: 且p,q均为正奇数;

无人机抗扰控制律具体如下:

其中,uix,uiy,uiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的抗扰控制律,ε,k均为大于零的参数,sgn(·)表示符号函数,xc,yc,zc分别表示虚拟领导者x方向、y方向、z方向的位置信息, 分别为第i号无人机x方向、y方向、z方向的干扰估计值;

步骤5,设计干扰观测器,观测外部未知干扰,确定抗扰控制律中的干扰补偿项。

2.根据权利要求1所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法,其特征在于,步骤1所述无人机状态方程具体如下:其中,i表示无人机编队队形中的第i号无人机,xi,yi,zi分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的位置坐标,vix,viy,viz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的速度,uix,uiy,uiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的控制输入,fix(t),fiy(t),fiz(t)分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向在t时刻受到的未知干扰信号。

3.根据权利要求1所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法,其特征在于,所述步骤2中,以地面上预先指定的点为原点构建惯性坐标系,惯性坐标系的轴平行于世界坐标系的轴,确定编队中各无人机在惯性坐标系下的位置坐标,以无人机编队中的任一无人机的期望运动轨迹作为虚拟领导者轨迹,即该无人机与虚拟领导者位置重合,利用各无人机的x轴坐标减去虚拟领导者的x轴坐标,得到各无人机x轴的编队函数,同理,得到各无人机y轴和z轴的编队函数。

4.根据权利要求1所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法,其特征在于,所述步骤3中,无人机的位置误差为:其中,eix,eiy,eiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的位置误差,xc,yc,zc分别表示虚拟领导者x方向、y方向、z方向的位置信息,xi,yi,zi分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的位置坐标,hix,hiy,hiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的编队函数。

5.根据权利要求1所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法,其特征在于,所述步骤5中,干扰观测器具体如下:其中, 分别为第i号无人机x方向、y方向、z方向的干扰估计值,Zix,Ziy,Ziz为辅助状态变量,L为大于零的参数,xi,yi,zi分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的位置坐标,uix,uiy,uiz分别表示第i号无人机x方向、y方向、z方向的抗扰控制律。

6.一种计算机设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的抗干扰的无人机队形滑模控制方法的步骤。