无人机集群固定时间一致性构型变换控制

"基于固定时间一致性的无人机集群构型变换" 本文是一篇研究论文，重点关注在固定时间范围内无人机集群的构型变换问题。在无人机集群系统中，无人机需要按照特定的时间约束协同工作，完成从一个构型到另一个构型的转换。文章作者包括梁晓龙、刘流、何吕龙、史振庆和任宝祥，他们来自空军工程大学空管领航学院。 研究背景和目标： 在现代无人机应用中，无人机集群的构型变换能力对于执行多样化任务至关重要，如搜索与救援、环境监测、军事任务等。固定时间一致性控制是确保所有无人机在预定时间内达到相同状态或目标构型的关键技术。这项研究旨在解决具有一阶积分特性无人机集群的固定时间一致性控制问题，以实现快速、精确的构型变换。 方法与贡献： 文章提出了一个新的编队控制协议，该协议考虑了无人机之间的通信拓扑结构。通过引入编队参考向量，设计了一致性算法，确保无人机在给定时间内达成一致性。同时，利用Lyapunov函数分析了系统的稳定性，证明在通信拓扑连通的条件下，无人机集群可以实现固定时间一致性，并成功完成期望的构型变换。 实验验证： 为了证实理论成果的有效性，研究人员基于四旋翼无人机建立了实验验证平台，并进行了二维飞行验证实验。实验结果证实了所提出方法能够实现预期的构型变换，且满足固定时间一致性要求。 关键词： - 无人机：指参与集群任务的无人飞行器，它们需要协调工作以实现集体目标。 - 构型变换：无人机集群从一种排列或形状转变为另一种排列或形状的能力。 - 固定时间：所有无人机在预定的时间内达到一致状态，无论初始条件如何。 - 一致性：无人机集群中的所有个体在行为上达到一致，形成整体的协同运动。 - 飞行验证：通过实际飞行试验来验证理论模型的正确性和实用性。 这篇论文的研究对于无人机集群的控制理论和实践具有重要意义，它不仅推动了固定时间一致性控制技术的发展，也为实际应用场景提供了可靠的解决方案。通过这种控制策略，无人机集群能够在指定时间内高效地完成复杂的任务，提升整个系统的性能和适应性。