[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

说明书

本发明公开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，从确保系统参数调节的快速性和应对干扰以及不确定性的鲁棒性出发，综合经典控制以及自适应控制理论，通过改进L1自适应控制方法，基于此提出飞行器轨迹跟踪控制策略；提出了一套完整的飞行器轨迹跟踪控制问题求解框架，将问题解耦为内、外两个控制回路，并产生一个强鲁棒性的协同控制策略，将L1自适应控制改进方法应用于速度控制回路的增稳控制应对通信限制，保证安全，进行避碰。

技术领域

本发明涉及飞行器轨迹跟踪方法，更具体地，涉及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。

背景技术

多智能体系统在多种各类任务中具有很大优势，应用广泛：地面飞行器协同控制、航空编队、水下机器人编队以及集群等。随之而来的多智能体协同控制问题则成为研究热点。中国已经成功建立国家空间站，战略空间的拓展带来新的问题，即外太空任务条件下，单个飞行器已经不适用于有些任务，这时候必须由多飞行器编队完成任务，相比于传统的单个空天飞行器，编队空天飞行器具有灵活性好、可靠性高、成本低等优势，空天飞行器编队技术在航天器在轨服务、深空探测、航天器跟踪监视等领域有着广泛的应用，考虑到多飞行器的协同控制，受限于通信链路服务质量，如果出现机间信息流紊乱，单机与编队无法互联或者信息量受限，在机间需要产生一个鲁棒性的协同控制策略，应对通信限制，保证安全，进行避碰。

发明内容

提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。本发明是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，能够在机间通信网络的支撑下通过调节多机之间速度来实现整个机群的协同，使用一种基于比例积分方法的分布式鲁棒协同控制律，通过改进L1自适应控制方法应用与速度控制回路的增稳控制来应对通信拓扑结构时变条件下出现的速度震荡现象，保证整个协同控制闭环系统的稳定一致性。

本发明具体采用如下技术方案：

根据本发明的第一方案，提供一种时变通信下的多空天飞行器协同轨迹跟踪控制方法，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。

根据本发明的第二方案，提供一种时变通信下的多空天飞行器协同轨迹跟踪控制装置，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：