【无人机编队】基于一致性实现一般线性有领导多无人机协同编队控制附matlab仿真

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⛄ 内容介绍

基于一致性的一般线性有领导多无人机协同编队控制可以通过以下步骤实现：

1. 系统建模：对于每架无人机，建立其动力学模型和运动方程。这包括考虑位置、速度、加速度等参数的状态空间方程。
   
2. 确定编队结构：确定无人机之间的通信拓扑结构，即哪些无人机是领导者，哪些无人机是从属者。可以根据特定的任务和约束条件进行选择。
   
3. 设计局部控制器：为每个无人机设计局部控制器，使其能够跟随领导者，并保持与其他从属无人机的一致性。常用的控制器设计方法包括比例积分控制器（PI控制）或自适应控制器等。
   
4. 设计通信协议和数据交换：为无人机之间的通信提供协议和机制，以允许信息的交换和共享。通信协议可以基于无线电通信、蓝牙、Wi-Fi等技术来实现。
   
5. 设计协同控制器：设计协同控制器来调整无人机的运动，使得整个编队在保持与领导者的一致性的同时可以完成特定任务。协可根据整体编队的目标和约束进行设计，如相对位置调整、速度调整等。
   
6. 实现和信协议，实现控制器并在仿真环境或实际硬件平台上进行测试和调试。确保无人机能够实现期望的编队行为。
   

需要注意的是，针对具体应用场景和任务需求，可能还需要考虑容错性、障碍物避障、路径规划等因素，并相应地调整和优化控制方法。此外，对于更高级的一致性需求，如姿态一致性、速度一致性等，可能需要采用更复杂的控制技术和算法。

⛄ 部分代码

clc

clear

close all

t0=0;tf=150;

step_qw=0.01;

p1=20;  

q0= [(rand(1)-0.5)*p1;(rand(1)-0.5)*p1;

    (rand(1)-0.5)*p1;(rand(1)-0.5)*p1;

    (rand(1)-0.5)*p1;(rand(1)-0.5)*p1;

    (rand(1)-0.5)*p1;(rand(1)-0.5)*p1;

    (rand(1)-0.5)*p1;(rand(1)-0.5)*p1

   ];

%save('q0.mat','q0');

load('q0.mat','q0');

[t,q]=ode45('Whole_Twodimension_total_state',t0:step_qw:tf,q0);

figure(1);

hold on

xlabel('x position','FontName','Times New Roman','FontSize',14);ylabel('y position','FontName','Times New Roman','FontSize',14);

plot(q(:,1),q(:,2),'g');

hold on

plot(q(:,3),q(:,4),'r');

hold on

plot(q(:,5),q(:,6),'b');

hold on

plot(q(:,7),q(:,8),'k');

hold on

plot(q(:,9),q(:,10),'c');

hold on

legend('leader ','follower 1','follower 2','follower 3','follower 4');

plot(q(1,1),q(1,2),'ro');

hold on

plot(q(1,3),q(1,4),'bo');

hold on

plot(q(1,5),q(1,6),'bo');

hold on

plot(q(1,7),q(1,8),'bo');

hold on

plot(q(1,9),q(1,10),'bo');

hold on

plot(q(end,1),q(end,2),'rp');

hold on

box on

figure(2);

hold on

xlabel('t/s','FontName','Times New Roman','FontSize',14);ylabel('Xi ','FontName','Times New Roman','FontSize',14);

plot(q(:,1),'g');

hold on

plot(q(:,3),'r');

hold on

plot(q(:,5),'b');

hold on

plot(q(:,7),'k');

hold on

plot(q(:,9),'c');

hold on

legend('leader ','follower 1','follower 2','follower 3','follower 4');

box on

figure(3);

hold on

xlabel('t/s','FontName','Times New Roman','FontSize',14);ylabel('Yi ','FontName','Times New Roman','FontSize',14);

plot(q(:,2),'g');

hold on

plot(q(:,4),'r');

hold on

plot(q(:,6),'b');

hold on

plot(q(:,8),'k');

hold on

plot(q(:,10),'c');

hold on

legend('leader ','follower 1','follower 2','follower 3','follower 4');

box on

figure(4)

hold on

xlabel('t/s','FontName','Times New Roman','FontSize',14);ylabel('xi-x0','interpreter','latex','fontsize',14);

hold on

plot(t,q(:,3)-q(:,1),'r:',t,q(:,4)-q(:,2),'r-');

hold on

plot(t,q(:,5)-q(:,1),'b:',t,q(:,6)-q(:,2),'b-');

hold on;

plot(t,q(:,7)-q(:,1),'k:',t,q(:,8)-q(:,2),'k-');

hold on;

plot(t,q(:,9)-q(:,1),'m:',t,q(:,10)-q(:,2),'m-');

hold on

legend('leader ','follower 1','follower 2','follower 3','follower 4');

box on

grid off

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 樊琼剑.多无人机协同编队仿生飞行控制关键技术研究[D].南京航空航天大学,2008.DOI:10.7666/d.d051985.

[2] 王瑾.变质量无人机编队控制技术及其在农业植保场景下的应用研究[D].浙江大学[2023-06-24].

[3] 邓彦松.多自主体编队及协调控制研究[D].电子科技大学,2013.DOI:10.7666/d.D763413.

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