规模化无人集群共识模型与协同控制方法

针对无人系统难以应用于复杂任务场景的难题,将群体智能涌现作为研究出发点,以四旋翼无人机为研究对象,开展规模化无人集群共识模型与协同控制方法研究。设计感知视角空间剖分下的邻居优选机制和自吸引互排斥机制,生成集群空间构型,结合观点动力学中社会共识的形成机理构建观点综合机制,实现集群速度同步。提出自主分群、合群机制和主动规避与安全避障结合的避障方法,灵活调整集群规模以适应密集障碍物环境和多目标场景。验证结果表明,所提方法在仿真平台上可以应用于50架无人机的分布式集群,在多障碍物的室内、森林和城镇环境下,10架无人机集群能以5 m/s的飞行速度安全穿越障碍区;所提方法在实物平台上可以应用于4架无人机的分布式集群,同时安全穿越室内障碍物区域,验证了集群模型的有效性。

仿雁群多固定翼无人机时变编队一致性控制方法

针对多固定翼无人机编队远距离航行能量消耗大的问题,设计了一种时变编队一致性控制与集结方法。该方法利用雁群可以通过“V”字形编队节省体力完成长距离飞行的特点,采用一致性控制使无人机群快速、有序地形成仿雁群编队。同时为解决编队航行中固定长机带来的单架无人机能量高消耗问题,设计了编队重构机制,以自适应动态更换长机,并通过切换通信拓扑保证编队在不同阶段的稳定性。仿真实验结果表明:采用所提出的时变编队一致性控制方法,多固定翼无人机群能够形成并保持期望的队形,实现了切换拓扑下的编队重构。