[发明专利]基于能耗的无人机分布式编队控制方法

权利要求书

1.一种基于能耗的无人机分布式编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，构造多无人机的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括n个节点，每个节点分别代表一个无人机，其中，n为整数，且n≥2；

步骤S2，根据所述网络结构拓扑图生成邻接矩阵，并使每个节点仅与邻居节点进行通信；

步骤S3，设定每个节点的目标位置以及每个节点与邻居节点的目标相对位置；

步骤S4，根据所述邻接矩阵以及无人机实时位置与目标位置之间的误差设定编队代价函数；所述编队代价函数为式中，x_i表示第i个无人机的状态，x_j表示第j个无人机的状态，d_ij表示第i个无人机与第j个无人机的目标相对位置，向量集其中，i∈{1，…，n}，j∈{1，…，n}；

步骤S5，根据所述编队代价函数得到最优控制模型，求解最优控制输入以及返回值函数；所述最优控制模型为：

式中，s_i表示对编队性能的权重系数，r_i表示对能量的权重系数，s_i＞0，r_i＞0，i∈{1，…，n}；

求解最优控制输入

若s_ir_i＝1，则值函数为且多无人机系统收敛于预定编队位置集；

步骤S6，将编队代价与控制输入进行加权，通过改变编队代价与控制输入的权重系数的比值，改变无人机飞行速度，控制无人机的能量消耗。

2.根据权利要求1所述的基于能耗的无人机分布式编队控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，以a_ij表示所述网络结构拓扑图的邻接矩阵的第(i，j)个元素，若第i个无人机与第j个无人机可使用彼此的信息时，a_ij＝1，否则a_ij＝0；若第i个无人机与第j个无人机是邻居，则a_ij＞0；其中，i∈{1，…，n}，j∈{1，…，n}。

3.根据权利要求1或2所述的基于能耗的无人机分布式编队控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，以表示第i个无人机的目标位置，以表示第j个无人机的目标位置，以d_ij表示第i个无人机与第j个无人机的目标相对位置，向量集其中，i∈{1，…，n}，j∈{1，…，n}。

4.根据权利要求1或2所述的基于能耗的无人机分布式编队控制方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：实时检测各无人机的剩余能量，若某个无人机的剩余能量达到预设阈值，则通过减小编队代价与控制输入的权重系数的比值，减小该无人机的飞行速度，保证在最小能耗的情况下完成编队任务。