[发明专利]一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法

权利要求书

1.一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：初始化飞行器状态；

S2：在不考虑地球自转的情况下，对长机和从机在空间的运动进行动力学建模，同时根据队形有向图设计计算邻接矩阵A_ij和拉普拉斯矩阵L；

S3：判断飞行器是否为长机，若为长机则执行步骤S4，若为从机则执行步骤S5；

S4：进行长机编队控制，运用比例导引法获取到长机编队控制输入；

S5：进行从机编队控制和从机避撞控制，通过从机编队控制获得从机编队控制输入，通过从机避撞控制获得从机避撞控制输入；

S6：根据长机编队控制输入、从机编队控制输入和从机避撞控制输入，通过动力学建模的运动方程更新无人机运动状态；

S7：判断是否到达目的地，若已到达则无人机编队控制系统结束操作，若未到达目的地，则继续执行步骤S3。

2.根据权利要求1所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S1中飞行器状态的变量包括飞行器信息、目标区域信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的动力学建模包括：

建立高速飞行器在三维空间中的运动方程：

其中，(x,y,z)表示高速飞行器在地理坐标系(OXYZ)_e中的位置；V,θ,ψ分别表示飞行器的速度，偏航角和俯仰角；空气阻力F_d＝(1/2)cρV²S，其中c、ρ、S分别为阻力系数、空气密度和飞行器表面积；m为飞行器质量。

4.根据权利要求3所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S2中根据建立的高速飞行器在三维空间中的运动方程，应用欧拉法进行高速飞行器坐标系到地面坐标系的转换，可得地面坐标系中的高速飞行器加速度矢量为

式中：T_g,t为高速飞行器坐标系到地面坐标系的转换矩阵，由此可得地面坐标系中高速飞行器加速度矢量与飞行器控制力之间的关系式为：

5.根据权利要求1所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

S4-1：用比例导引法，根据目标点位置解算与目标点之间的相对速度以及角速度，同时执行步骤S4-1；

S4-2：将长机的加速度a_l作为长机编队控制输入。

6.根据权利要求1所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S4-2中长机装设高性能雷达导引头，通过处理雷达信号获得长机的加速度a_l。

7.根据权利要求1所述的一种基于优化一致性算法的高速飞行器编队控制方法，其特征在于，所述步骤S5中的从机编队控制通过调用优化后的一致性算法得到从机编队控制输入，优化后的一致性算法为：

其中，为长机的加速度，x_il，x_il^*分别为从机和长机的距离以及从机和长机之间的理想位置距离，v_il为从机与长机之间的速度差，x_ij，x_ij^*，v_ij分别为从机i与从机j之间的距离、从机i从机j之间的理想位置距离、从机i从机j之间的速度差值，ρ和η为给定系数，α和β皆为待定正参数。