[发明专利]网络环境下基于混合事件触发的无人机空地跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种网络环境下基于混合事件触发机制的无人机空地跟踪控制方法。通过将无人车的测量输出和外部输入作为传输信号并设计了一个切换条件，提出了一种新型的混合事件触发方案,实现了减少数据传输频率和保持理想跟踪性能之间良好的平衡。根据无人车的触发信号和无人机的测量输出，设计一个观测器来估计无人车和无人机的状态、无人车的外部输入和无人机的外部扰动。基于上述估计值，构建无人机复合抗干扰跟踪控制器，以消除干扰和有界地跟踪无人车，并且建立由估计误差和跟踪误差组成的增广系统。然后，推导增广系统地稳定性判据，以线性矩阵不等式的形式建立混合事件触发机制、观测器和跟踪控制器联合设计方案。

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种网络环境下基于混合事件触发的无人机空地跟踪控制方法。

背景技术

近年来，无人载具系统被广泛应用于军事和民用领域，它在许多危险、严苛和复杂的任务中发挥着重要的作用。例如，空中无人机可以用于目标监视和空中侦察，地面无人车可以用于地面巡逻和补给运输。虽然这两种类型的无人载具系统在各自的应用领域都有一定的局限性，但它们在监控、通信和引导等方面都能实现性能的互补。因此，为了提高工作效率和任务效果，人们提出了无人机与无人车空地协同的概念。

空地跟踪控制是空地协同的基础，许多复杂的任务都是基于理想的空地跟踪控制来完成的。在战场或生产活动等环境下，可以利用无人机对无人车进行跟踪，从而完成特定的跟踪控制目标。此外，空地跟踪控制中无人机和无人车之间的信息传输通常需要借助无线通讯网络来实现。因此，针对在非理想网络环境下的无人机空地跟踪控制方法进行研究，具有十分重要的理论意义和应用价值。

一般来说，常见的非理想网络环境的因素包括网络诱导时延、丢包、有限的通讯资源和网络攻击。从实际应用的角度出发，在数据通过网络传输的过程中，时延通常是无法避免的，它主要由计算时延、网络访问时延以及传输时延等组成。网络诱导时延的存在会对系统性能造成一定的影响，严重时甚至会使得系统失去稳定性。

在通讯网络进行数据通信的过程中，时间触发的传输方式经常导致网络堵塞和能量短缺等问题，因此能够有效地减少通讯压力的事件触发机制受到了持续的关注和研究。随着研究的深入，研究者们针对各种需求和场景，提出了各种各样的事件触发机制。例如，文献“E.Tian,C.Peng,Memory-Based Event-Triggering H_∞ Load Frequency Controlfor Power Systems Under Deception Attacks,IEEE Transactions on Cybernetics,50(11):4610-4618,2020”提出了一种基于多个已触发信号的记忆事件触发机制，使得采样数据在系统状态响应的波峰和波谷处更容易被触发，从而缩短瞬态过程和提高控制性能。然而，我们从文献中还可以得到，当响应快速变化的时候，记忆事件触发机制反而会增加事件触发的数量。

因此，要实现网络环境下基于混合事件触发机制的无人机空地跟踪控制，所需要解决的技术难题在于：

(1)为了无人车和无人机之间通讯资源有限的问题，针对混合事件触发机制设计的问题，如何合理地实现常规事件触发和记忆事件触发的切换；

(2)在考虑外部干扰、状态不可测和传输时延的情况下，如何设计观测器和复合抗干扰控制器，保证估计误差和跟踪误差的稳定性。

发明内容

发明目的：针对实际应用场景和上述现有技术的不足，本发明提供了一种网络环境下基于混合事件触发机制的无人机空地跟踪控制方法。

技术方案：本发明的网络环境下基于混合事件触发的无人机空地跟踪控制方法，包括如下步骤：

步骤1、建立无人车和无人机基于状态空间的离散模型；