基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法

本发明涉及协同编队控制，具体涉及一种基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法。

背景技术：

1、在科学技术迅速发展的时代背景下，随着无人系统技术的不断发展，无人集群的性能也逐渐增强，其应用领域已经涉及到民用、国防以及科研等众多领域。当前无人集群技术在多个领域都已经投入使用，例如无人车辆的智能交通，无人船在海上的探测任务，无人机集群的空中作战等。但随着任务变得越来越复杂，单一类型智能体构成的无人系统的局限性越加明显，在面对复杂多变的环境时会受到诸多限制。异构无人集群在大幅度提升无人集群系统功能的同时，还不断扩大了无人集群的应用范围，这使得异构无人集群可以在更加复杂的环境中执行更加多样化的任务，具有巨大的发展潜力，成为未来智能化系统的重要发展方向之一。在异构无人集群的研究中包含诸多问题，如任务分配、路径规划、协同编队控制、以及态势感知等，其中协同编队控制是最重要的研究问题之一，对异构无人集群而言，它能起到提升任务执行效率、增强系统适应性和灵活性、提高系统的可靠性和稳定性以及拓展应用领域的作用。

2、现有技术一公开了一种基于领航跟随模式的固定翼无人机集群仿射编队控制方法，该方法中单一类型智能体构成的无人系统的局限性越加明显，在面对复杂多变的环境时会受到诸多限制；跟随者对领导者有很高的依赖性，如果领导者发生故障或失去通信，整个编队可能会受到影响；并且无法给出编队收敛的准确时间，无法做到在某个时间上限内完成队形变换。

3、现有技术二公开了一种航天器编队飞行分布式固定时间协同控制，该方法仅考虑了同构航天器的编队控制，应用场景较小，可执行的任务较为单一；并且采用滑模控制，相较于滑模一致性控制而言，其对系统模型不确定性和外部扰动不敏感。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，包括以下步骤：

4、构建包括多类型智能体的空海异构无人集群运动学模型，并根据设置的虚拟领航者构建领导者-跟随者模型；

5、根据领导者-跟随者模型，构建空海异构无人集群编队跟踪误差模型；

6、根据空海异构无人集群编队跟踪误差模型，建立基于滑模一致性的空海异构无人集群固定时间编队控制律进行固定时间协同编队控制。

7、本发明具有以下有益效果：

8、本发明以无人机、无人船、无人潜航器组成的空海异构无人集群为研究对象，设计了集群系统在不同环境条件下的协同编队控制方法，能够提升异构无人集群的编队控制效率和对环境的适应能力。

1.一种基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，空海异构无人集群运动学模型具体为：

3.根据权利要求1所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，空海异构无人集群包括无人机、无人船以及无人潜航器。

4.根据权利要求3所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，无人机的运动学模型中虚拟控制输入与实际控制输入的转换关系具体为：

5.根据权利要求3所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，无人船的运动学模型中虚拟控制输入与实际控制输入的转换关系具体为：

6.根据权利要求3所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，无人潜航器的运动学模型中虚拟控制输入与实际控制输入的转换关系具体为：

7.根据权利要求1所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，虚拟领航者的领导者模型具体为：

8.根据权利要求1所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，空海异构无人集群编队跟踪误差模型具体为：

9.根据权利要求1所述的基于滑模一致性的空海异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，基于滑模一致性的空海异构无人集群固定时间编队控制律具体为：