[发明专利]一种时变通信下的多空天飞行器协同轨迹跟踪控制方法及装置

权利要求书

1.一种时变通信下的多空天飞行器协同轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在L1自适应控制结构中加入一个线性PID或非线性PID来提高指令追踪的精度，消除追踪过程中的时滞现象；

所述线性PID表示为：

其中，u(t)为输入信号，K_p为比例系数，e(t)为偏差信号，K_i为积分系数，K_d为微分系数，为偏差信号的导数；

所述非线性PID表示为：

其中，u(t)为输入信号，K_p为比例系数，K_i为积分系数，e₀(t)、e₁(t)、e₂(t)分别为三个通道输送的偏差信号；

给定一条飞行物可飞的空间轨迹作为期望空间轨迹；

控制飞行物在满足特定约束条件的前提下收敛到所述期望空间轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过轨迹生成算法给定一条飞行物可飞的空间轨迹作为期望空间轨迹。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制飞行物在满足特定约束条件的前提下收敛到所述期望空间轨迹，包括：

对于给定的飞行器，在满足可行约束的前提下，设计俯仰速率q(t)，偏航速率r(t)以及虚拟目标前进速率的反馈控制律，使得所有的闭环系统信号有界并且轨迹跟踪误差向量x_pf收敛到零。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述控制飞行物在满足特定约束条件的前提下收敛到所述期望空间轨迹，包括：

给定n架飞行器和期望空间轨迹p_d,i(t_d)，且各架飞行器彼此间的通信受机间通信网络支持，对所有飞行器设计俯仰速率q(t)、偏航速率r(t)以及速度v(t)的反馈控制律，满足：

(1)所有闭环信号有界；

(2)对每架飞行器i，j＝1,...,n，轨迹跟踪误差向量收敛到零；

(3)对任意两架飞行器i和j，i,j＝1,...,n，协同误差l′_i-l′_j以及协同状态变化率均收敛到零，并且确保满足任务的时间约束；

分布式的协同控制率表示为：

其中，飞行器n_l≤n被选择作为虚拟长机，k_p和k_I是正的协同控制增益，为协同控制律，l′_i(t)为第i个协同状态的变化率，l′_j(t)为第j个协同状态的变化率，l_fi为第i架飞行器的总的路径长度，v_d，i为第i架飞行器的期望速度，x_I，i(t)为第i架飞行器与其相邻的飞行器的距离之和，为第i架飞行器与其相邻的飞行器的距离之和的导数。

5.一种时变通信下的多空天飞行器协同轨迹跟踪控制装置，其特征在于，所述装置包括L1自适应控制结构和轨迹生成模块，所述L1自适应控制结构包括一个线性PID或非线性PID；

所述线性PID表示为：

其中，u(t)为输入信号，K_p为比例系数，e(t)为偏差信号，K_i为积分系数，K_d为微分系数，为偏差信号的导数；

所述非线性PID表示为：

其中，u(t)为输入信号，K_p为比例系数，K_i为积分系数，e₀(t)、e₁(t)、e₂(t)分别为三个通道输送的偏差信号；

所述轨迹生成模块被配置为给定一条飞行物可飞的空间轨迹作为期望空间轨迹；

所述L1自适应控制结构被配置为控制飞行物在满足特定约束条件的前提下收敛到所述期望空间轨迹。