[发明专利]基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法

说明书

本发明公开了基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法，属于自动驾驶及控制技术领域，该方法包括如下步骤：首先，假设编队中有n架参数相同的四旋翼无人机(n为大于1的正整数)，对无人机进行受力分析，利用欧拉方程为每个四旋翼无人机建立位置子系统和姿态子系统的数学模型；然后，针对位置子系统，为每个无人机设计基于事件触发的虚拟控制器，并定义事件函数计算虚拟控制器值的更新时间；最后，将位置子系统的虚拟控制器视为实际控制器的输入目标，反解出每个无人机的设定姿态，并设计限定时间的姿态控制器，控制姿态角达到设定值。本发明实现了对四旋翼无人机编队的有效控制，并节约了无人机之间通讯量。

技术领域

本发明属于自动驾驶及控制技术领域，具体涉及基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法。

背景技术

四旋翼无人机具有尺寸小、速度快、可垂直升降、机动性强等优势，在军事、农业、消防电力等领域都有很好的应用。多无人机组成编队协同作业，可弥补单个无人机荷载有限的缺陷，极大提高四旋翼无人机的任务能力。

但传统一致性编队控制算法随着无人机编队规模增大，无人机间通讯量呈指数上升，亟需一种新的控制算法，节约通讯资源且能实现四旋翼无人机的一致性编队控制。

相比于传统周期采样控制，基于事件触发的控制更加的灵活且智能，控制信息的传输和更新仅在定义的“事件”被触发之后。

事件触发算法极大的节约了网络的带宽和通讯资源，非常适合用于大规模一致性编队控制。

因此，本发明公开了一种基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法，弥补此方面的空缺。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法，针对编队控制时无人机间通讯量巨大的问题，设计事件触发控制器控制四旋翼无人机群。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于事件触发的四旋翼无人机一致性编队控制方法，包括以下步骤：

步骤1)假设编队中有n架参数相同的四旋翼无人机，n为大于1的正整数，对无人机进行受力分析，利用欧拉方程为每个四旋翼无人机建立位置子系统和姿态子系统的数学模型；

步骤2)针对位置子系统，为每个无人机设计基于事件触发的虚拟控制器，并定义事件函数计算虚拟控制器值的更新时间；

步骤3)将位置子系统的虚拟控制器视为实际控制器的输入目标，反解出每个无人机的设定姿态，并设计限定时间的姿态控制器，控制姿态角达到设定值。

进一步的，步骤1)中，所述的数学模型中，无人机i的位置子系统模型如下：

上式中代数角标i＝1,2,···,n；i表示四旋翼无人机的编号；t是时间变量，单位为秒；三维空间中用x_i(t),y_i(t),z_i(t)描述无人机i的位置信息，单位为米；x_i”(t),y_i”(t),z_i”(t)是位置对时间的二阶导数，物理含义是加速度，单位为米每秒的平方；θ_i,ψ_i是θ_i(t),ψ_i(t)的简写，分别表示无人机的俯仰、翻滚、偏航三个姿态角，单位为弧度；m表示无人机的质量，单位为千克；g为重力加速度，单位为米每秒的平方；F1_i为无人机i的第一个控制输入，单位为牛顿。

进一步的，步骤1)中，所述的数学模型中，每个无人机的位置子系统模型如下：