基于智能技术的多无人机协同编队飞行

发布时间：2017-08-06 23:23

  本文关键词：基于智能技术的多无人机协同编队飞行

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【摘要】：无人机因其诸多优点使得其在军事领域有着广泛的用途,多无人机的编队飞行是无人机在军事领域应用中的重要方式之一。围绕着多无人机编队队形的变换过程,编队飞行可以分为编队集结、编队保持和编队重构三个部分,本文重点研究了无人机编队集结和编队保持。在多无人机的编队集结中,依据各无人机的空中机位实时进行在线航路规划,采用航程调整为主、速度调节为辅、绕圈等待等措施,以最小集结时间为目标完成多架无人机的协同编队飞行,多架无人机同时到达集结区域。通过改变圆弧半径调整待飞航程长度和改变发动机推力调整飞行速度,实现对集结时间的调整,当弧线航程调整和飞行速度调整不能满足集结时间的一致性时,采用单机或多机绕圈等待的方式协同多机的集结时间。本文研究了多无人机的相对运动学模型和多无人机编队保持的控制策略,提出了单长机和多僚机协同飞行时的编队保持控制律,即以长机飞行航线为实时变动的基准航线,各僚机以基准航线的偏置位置作为各自目标航线跟随飞行,通过航向角和速度的修正来实现编队保持。各僚机以滚转角控制为基本动作调节与长机的侧向相对位置,以发动机推力调节飞行速度来调整僚机与长机的前后距离,实现编队队形的保持。由于编队保持控制回路为多参数控制,其中航偏角、横向距离、纵向距离、高度差以及高度变化率等均存在控制增益。因此本文采用基于化学反应的智能参数寻优算法来确定各控制增益的取值,以实现合理的编队飞行。针对某任务中对靶机编队飞行的要求,设计了二架靶机编队飞行控制的总体实施方案,并进行了编队飞行试验,结果验证了本文提出的编队集结与编队保持策略的可行性。
【关键词】：无人机 编队集结 编队保持 化学反应优化算法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景与意义12-14
• 1.2 编队集结14-15
• 1.3 编队保持15-17
• 1.4 论文的主要内容与章节分配17-18
• 第二章 无人机的数学模型18-26
• 2.1 常用坐标系及其坐标转换18-20
• 2.1.1 常用坐标系定义18-19
• 2.1.2 坐标系之间的转换19-20
• 2.2 无人机的数学模型20-24
• 2.3 无人机的运动学模型24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 编队系统的集结26-43
• 3.1 无人机编队控制问题描述26-27
• 3.2 时间一致的航路调整集结策略27-38
• 3.2.1 航路规划的算法29-34
• 3.2.2 控制策略的设计34-37
• 3.2.3 无人机横侧向航路跟踪37-38
• 3.2.4 无人机速度调节38
• 3.3 仿真与试验38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 编队系统的队形保持43-72
• 4.1 多无人机的相对运动学模型43-45
• 4.2 编队保持控制策略设计45-49
• 4.3 化学反应优化算法的参数寻优49-57
• 4.3.1 CRO算法的基本原理49-52
• 4.3.2 基于CRO的编队保持控制器参数寻优52-57
• 4.3.2.1 目标函数52-53
• 4.3.2.2 分子结构的设计53-54
• 4.3.2.3 四种基本反应操作算子的设计54-56
• 4.3.2.4 迭代终止条件56
• 4.3.2.5 算法的实现56-57
• 4.4 仿真试验57-66
• 4.5 飞行试验66-71
• 4.5.1 编队系统结构66-69
• 4.5.1.1 指令采集系统67-68
• 4.5.1.2 无线通信68
• 4.5.1.3 串口通信与定时器68-69
• 4.5.2 实验数据分析69-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 论文总结72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张晋武;;无人机编队飞行技术研究[J];舰船电子工程;2015年08期

2 王道波;王寅;蒋婉s，

本文编号：631926