8.4 鸽群优化在编队中的应用
多无人机紧密编队控制具有极强的耦合性和非线性，由于模型输入存在强耦合 , 并且性能指标与模型参数并不存在直接的映射关系 , 因此紧密编队模型控制输入的选取是一个关键技术难题。段海滨等人[13]提出了一种基于捕食逃逸鸽群优化的无人机紧密编队协同控制方法： 基于人工势场法设计了外环控制器 , 将无人机紧密编队转化成一种抽象的人造势场中的运动 ; 基于鸽群优化设计了内环控制器 , 进行控制量的优化求解。在遵循鸽群优化基本思想的基础上 , 对其结构进行调整 , 并针对基本鸽群优化易陷入局部最优的问题 , 引入了捕食逃逸机制来改善鸽群优化总体性能。
鸽群优化在多无人机编队重构方面亦体现出良好的优越性。Zhang et al [14] 利用鸽群优化结合控制参数时间离散化方法 (CPTD，ControlParameterization and Time Discretization) 设计了一种新型多无人机编队控制器。其中 CPTD 用于对连续的无人机三维运动模型进行时域离散化，将原本复杂的约束性连续状态控制量转为有限区域内离散控制点矩阵。若取定离散间隔时间及初始状态，则单架无人机状态方程简化为离散控制点矩阵以及时间间隔长度的函数，并由此得出多无人机离散化状态方程。将多无人机编队问题离散化后，采用鸽群优化对离散化的目标函数进行极小值优化，从而得出编队重构最优控制点矩阵构成编队控制器。与PSO 算法的仿真对比表明，鸽群优化与 CPTD 相结合能够有效控制多无人机协调运动，在最短时间内完成编队重构。
