基于自适应多尺度超螺旋算法的无人机集群姿态同步控制

四旋翼无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)系统姿态角和角速度分别为运行在不同时间尺度上的慢、快动态.由于输入扰动的上界难以精确估计,本文提出一种基于自适应多尺度超螺旋(Super-twisting,STW)滑模算法的无人机集群一致性控制策略.首先,建立无人机集群系统的姿态角模型,并通过奇异摄动理论将其化为两时间尺度形式.基于系统的快慢特性,本文设计两时间尺度的超螺旋滑模算法,并采用自适应增益处理无人机集群系统的未知边界非线性.此外,还提出一种改进型自适应多尺度超螺旋滑模算法,进一步减少系统的一致性收敛时间,实现无人机集群姿态角有限时间内同步.最后通过仿真分析,验证两...

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Published in自动化学报 Vol. 49; no. 8; pp. 1656 - 1666
Main Authors 蔡运颂, 许璟, 牛玉刚
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 华东理工大学信息科学与工程学院 上海 200237 01.08.2023
华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室 上海 200237
Subjects
超螺旋算法
attitude coordination
姿态协同
multi-scale
Singular perturbation
四旋翼无人机
STW
奇异摄动
多尺度
quadrotors
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ISSN0254-4156
DOI10.16383/j.aas.c220759

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Summary:四旋翼无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)系统姿态角和角速度分别为运行在不同时间尺度上的慢、快动态.由于输入扰动的上界难以精确估计,本文提出一种基于自适应多尺度超螺旋(Super-twisting,STW)滑模算法的无人机集群一致性控制策略.首先,建立无人机集群系统的姿态角模型,并通过奇异摄动理论将其化为两时间尺度形式.基于系统的快慢特性,本文设计两时间尺度的超螺旋滑模算法,并采用自适应增益处理无人机集群系统的未知边界非线性.此外,还提出一种改进型自适应多尺度超螺旋滑模算法,进一步减少系统的一致性收敛时间,实现无人机集群姿态角有限时间内同步.最后通过仿真分析,验证两种自适应多尺度超螺旋算法的正确性和有效性.
ISSN:0254-4156
DOI:10.16383/j.aas.c220759