[发明专利]一种基于CPG的仿生扑翼飞行机器人的编队控制方法

权利要求书

1.一种基于CPG的仿生扑翼飞行机器人的编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，搭建仿生扑翼飞行机器人的CPG控制网络，CPG控制器输入参数由模糊控制器转换，输出信号转换为翅膀扑动和尾翼摆动的控制信号；

仿生扑翼飞行机器人的CPG控制网络采用Hopf振荡器，扑翼机器人CPG控制网络数学模型为：

式中，i＝1,2,3表示第i个Hopf振荡器，第1个振荡器对应翅膀单元，第2个和第3个振荡器分别对应左尾翼和右尾翼单元；状态变量x_i和y_i为第i个振荡器的输出，其中x₁，x₂和x₃分别为翅膀、左尾翼和右尾翼的控制信号；和分别为状态变量xi和yi的倒数；ω_i为第i个振荡器的固有振荡频率；A_i0为第i个振荡器的幅值；α0为收敛到半径为A_i的极限环的速度；μ_i为偏移量；a_ij和b_ik分别为每个振荡器之间的耦合系数；

对扑翼机器人的翅膀振荡器单元进行改进，引入频率调节因子η改变下扑时间和上扑时间在一个扑动周期内的占比关系，翅膀振荡器频率ω₁和调节因子η的关系式为：

式中，ω_up和ω_down分别为翅膀的上扑频率和下扑频率；λ决定了ω₁在ω_up和ω_down之间变化的速度；y₁为翅膀振荡器的其中一个输出量，改进后的仿生扑翼飞行机器人控制网络为：

步骤二，通过CPG控制网络实现仿生扑翼飞行机器人的多模态运动和模态之间的平滑转换；

步骤三，设计基于一致性理论的分布式编队控制方法，对仿生扑翼飞行机器人的目标姿态进行估计。

步骤四，采用模糊控制器将扑翼机器人的实际位姿和目标位姿的偏差转换为CPG控制网络的输入参数，设计高度和航向角模糊控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于CPG的仿生扑翼飞行机器人的编队控制方法，其特征在于，步骤二具体控制如下

所述扑翼机器人飞行时的升力和推力由翅膀扑动产生，姿态调节则通过左右尾翼的差动控制实现；

直线飞行时，通过控制左右尾翼的振荡器单元输入参数相同，输出相同波形的信号，使扑翼机器人不产生偏转力；

上升或下降时，通过改变翅膀振荡器单元的频率参数ω_up来调节翅膀的扑动频率，从而改变扑翼机器人的升力，进行飞行高度调节；

转弯时，通过改变左右尾翼振荡单元的幅值、频率和相位使左右尾翼摆动产生角度差，从而产生水平方向的加速度，使扑翼机器人偏转。