[发明专利]一种具有预设性能的无人艇输出反馈编队控制设计方法

摘要

本发明公开了一种具有预设性能的无人艇输出反馈编队控制设计方法，包括以下步骤：构建水面无人艇的动态模型；定义第i个水面无人艇与其领导者之间的距离变量；设计水面无人艇编队距离误差与方位角误差的性能函数，采用tan型障碍李雅普诺夫函数确保距离误差与方位角误差满足暂态性能的约束条件；设计第i个水面无人艇的速度估计器；运用反步设计法针对第i个水面无人艇的距离误差系统和方位角误差系统进行虚拟控制器设计；在控制器设计中运用动态面技术避免对虚拟控制器求导。本发明能避免水面无人艇与其领导者发生碰撞，编队误差满足预设的暂态性能，控制效果佳。

主权项

1.一种具有预设性能的无人艇输出反馈编队控制设计方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤(1)：建立领导者‑跟随者编队结构中水面无人艇的动态模型；步骤(2)：定义领导者‑跟随者编队结构中第i个水面无人艇与其领导者之间的角度和距离变量d_i，i＝1，2，3...N，并确保距离变量d_i满足水面无人艇的通讯约束条件，即第i个水面无人艇能够利用通讯获取其领导者与跟随者的信息；步骤(3)：根据领导者‑跟随者编队距离误差e_di和方位角误差e_ψi的约束条件，设计指数递减的性能函数β_ji，采用tan型障碍李雅普诺夫函数确保编队距离误差e_di和方位角误差e_ψi满足暂态性能的约束条件；步骤(4)：领导者‑跟随者编队中第i个水面无人艇利用通讯获取其领导者与其跟随者的位置信息，并结合其自身信息采用RBF神经网络设计速度估计器；步骤(5)：利用步骤(4)第i个水面无人艇速度估计值，运用反步设计法针对第i个水面无人艇的距离误差系统和方位角误差系统进行虚拟控制器设计；步骤(6)：领导者‑跟随者编队结构中每个水面无人艇利用通讯获取其领导者与其跟随者的信息，在控制器设计中运用动态面技术避免对虚拟控制器求导；步骤(7)：基于步骤(3)到步骤(6)中的tan型障碍李雅普诺夫函数、RBF神经网络技术、反步设计法与动态面技术设计编队控制器。