徐振,李胜,陈庆伟,季蔡娟

(南京理工大学自动化学院,210094,南京)

近年来,旋翼无人机以其成本低、操作简单的特点和优异的中低空机动性能,受到了使用者的青睐。如今在物资运输、森林灭火、目标追踪、战场侦察与打击、电力巡线等场景,无人机发挥着越来越重要的作用。目前,无人机之间的通信延迟和变质量惯量等行为,制约着无人机编队的精度及其执行任务的能力,而无人机的编队是提高无人机工作效率的有效方式。

常见的编队方法有领航跟随法、虚拟结构法、基于行为法、一致性算法等。基于行为法实现简单,多适用于未知环境,但编队收敛性很难进行精确的数学证明;虚拟结构法和领航跟随法类似,要求核心无人机的全状态反馈信息,原理简单,便于工程实现,但对核心无人机的安全性和鲁棒性要求较高,当智能体增多时,运算量较大[1];一致性算法最早由Ren[2]和Liu等[3]引入到多智能体系统的编队控制中,其分布式的特点具有良好的鲁棒性,在智能体较多的情况下优势明显。文献[4]中用一致性理论进行多机器人的队形控制和稳定性分析;文献[5]对高阶线性模型的一致性协议运用中的时变队形和时延问题进行了讨论。本文考虑小型无人机编队,结合全文侧重点和文献[15],采用领航跟随法进行编队飞行。

一方面,针对无人机编队在复杂环境中的通信延迟问题,学者们已提出多种处理方法,例如:文献[6]针对一类二阶异质多智能体系……