何晓东;李忠奎;王祥科;耿志勇 三维固定翼无人机的旋转平移不变编队：可行性和控制。 （英语） Zbl 1534.93335号 Automatica公司 161，文章ID 111492，13 p.（2024）. 摘要：本文研究了通过有向无环图进行通信的三维固定翼无人机编队。与常见的编队问题不同，我们考虑了旋转平移不变量（RTI）编队，其中“旋转平移”是指通过组合旋转和平移获得的刚体运动。此外，固定翼无人机由三维非完整约束刚体代替粒子代理建模。本文的主要结果包括提出了编队的可行性条件和编队控制器的设计。首先，我们定义了RTI编队，并提出了在非完整约束和输入饱和约束下，保证编队对固定翼无人机可行的条件。其次，在给定可行编队的情况下，通过引入虚拟领队并采用旋转补偿设计编队控制器，然后证明闭环系统的稳定性。最后，通过仿真实例验证了理论结果。 MSC公司： 93C85号 控制理论中的自动化系统（机器人等） 关键词：地层控制;旋转平移;固定翼无人机;非完整约束;刚体 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{X.He}等人，Automatica 161，文章ID 111492，13 p.（2024；Zbl 1534.93335） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] 巴尔迪，S。；Sun，D。；周，G。；Liu，D.，矢量场无人机编队中未知先导速度的适应。IEEE航空航天和电子系统汇刊，1473-484（2022） [2] Bayezit，I。；Fidan，B.，飞行器编队的分布式内聚运动控制。IEEE工业电子汇刊，125763-5772（2013） [3] R.W.比尔德。；McLain，T.W.，《小型无人无人机：理论与实践》（2012），普林斯顿大学出版社：普林斯顿大学出版，新泽西州普林斯顿 [4] R.W.比尔德。；麦克莱恩，T.W。；Nelson，D.B。；金斯顿，D。；Johanson，D.，使用固定翼微型无人机的分散式协同空中监视。IEEE会议记录，71306-1324（2006） [5] Bloch，A.M.，《非完整力学与控制》（2003），施普林格出版社：纽约施普林格·Zbl 1045.70001号 [6] 布洛，F。；Lewis，A.D.，《机械系统的几何控制：简单机械控制系统的建模、分析和设计》（2005），Springer:Springer New York，NY·Zbl 1066.70002号 [7] 布洛，F。；Murray，R.M.，欧几里德群的比例导数（PD）控制技术报告CDS 95-010（1995），加利福尼亚理工学院：加利福尼亚理工大学帕萨迪纳分校 [8] 查拉，V.R。；Ratnoo，A.，关于固定翼无人机编队的机动性。制导、控制与动力学杂志，71327-1344（2021） [9] Chen，Z.，On Dubins路径到一个圆。Automatica（2020年）·Zbl 1442.93027号 [10] 陈永伟。；蒋，M.-L。；Fu，L.-C.，输入受限的多智能体系统的三维机动控制。IEEE控制论汇刊，10，6133-6145（2023） [11] 陈，H。；王，X。；沈，L。；李，Z。；Liu，Z.，固定翼无人机编队重构：一种协调路径跟随方法。智能与机器人系统杂志，1（2021） [12] 科伦坡，L.J。；Dimarogonas，D.V.，李群上多智能体控制系统的运动可行性条件。IEEE网络系统控制汇刊，1493-502（2020）·Zbl 1516.93007号 [13] 康索里尼，L。；Morbidi，F。；普拉蒂奇佐，D。；Tosques，M.，关于独轮车的一类层次结构及其内部动力学。IEEE自动控制汇刊，4845-859（2012）·Zbl 1369.93410号 [14] Das，A.K。；费罗，R。；库马尔，V。；奥斯特罗斯基，J.P。；斯普莱泽，J。；Taylor，C.J.，基于视觉的编队控制框架。IEEE机器人与自动化汇刊，5813-825（2002） [15] Duistermaat，J.J。；Kolk，J.A.C.，Lie groups（2000），施普林格：纽约施普林格·Zbl 0955.22001 [16] Guzey，H.M.，固定翼MUAV基于混合共识的编队控制。控制论与系统，271-83（2017） [17] 何，X。；Geng，Z.，通过特殊欧氏群上的几何控制实现非完整移动机器人的轨迹跟踪。国际鲁棒与非线性控制杂志，125680-5707（2021）·Zbl 1525.93288号 [18] 何，X。；孙，Z。；耿，Z。；Robertsson，A.，在三维空间中移动的欠驱动车辆的指数定点稳定。IEEE/CAA自动化杂志，2270-282（2022） [19] 何，X。；翟，J。；Geng，Z.，多个欠驱动平面刚体的旋转平移不变性形成。IEEE控制论汇刊，1212818-12831（2022） [20] Li，W.，使用多个具有物理刚性变形-运动约束的非完整机器人代理进行合作运输的控制律模块和模块框架的概念。IEEE控制论汇刊，51242-1248（2016） [21] 刘，Z。；王，X。；沈，L。；赵，S。；丛，Y。；李，J。；尹，D。；贾，S。；Xiang，《面向任务的微型固定翼无人机群：多层分布式体系结构》。IEEE系统、人与控制论汇刊：系统，31588-1602（2022） [22] 刘，G。；张，G。；关，Y。；Yang，Y。；Chen，X.，SE（3）的伴随不变子流形的几何。IEEE机器人学报，2699-705（2021） [23] Morbidi，F.，&；Bretagne，E.（2018年）。单车机器人承载编队移动性的新特征。IEEE/RSJ智能机器人和系统国际会议论文集 [24] 默里，R.M。；李，Z。；Sastry，S.S.，《机器人操作数学导论》（1994），CRC出版社：佛罗里达州博卡拉顿CRC出版社·Zbl 0858.70001号 [25] 穆斯利莫夫，T.Z。；Munasypov，R.A.，通过自适应反推对平行固定翼无人机编队进行基于共识的协同控制。航空航天科技（2021） [26] 哦，好吧，好吧。；马萨诸塞州帕克。；Ahn，H.-S.，《多智能体编队控制综述》。自动化，424-440（2015）·Zbl 1371.93015号 [27] 彭，X。；Sun，J。；Geng，Z.，SE（3）上的几何凸性及其在多飞行器系统编队跟踪中的应用。《国际控制杂志》，3528-539（2019）·Zbl 1414.93073号 [28] 彭，X。；孙，Z。；郭，K。；Geng，Z.，多个非完整飞行器的移动编队协调和跟踪控制。IEEE机电学报，31231-1242（2020） [29] Sujit，P.B。；萨里帕利，S。；Sousa，J.B.，《无人机路径跟踪：固定翼无人机算法的调查和分析》。IEEE控制系统杂志，142-59（2014） [30] Sun，Z.，&；安德森，B.D.O.（2016）。具有漂移项的网络化异构系统协调控制的形成可行性。IEEE决策与控制会议记录 [31] 孙，Z。；de Marina，H.G。；B.D.O.安德森。；Yu，C.，使用多个固定翼无人机恒速协同目标跟踪控制。制导、控制与动力学杂志，2238-250（2021） [32] 孙，Z。；de Marina，H.G。；Seyboth，G.S。；B.D.O.安德森。；Yu，C.，具有不同恒速的多个单循环型代理的循环编队控制。IEEE控制系统技术汇刊，192-205（2019） [33] Tabuada，P。；帕帕斯，G.J。；Lima，P.，多智能体编队的运动可行性。IEEE机器人学报，3387-392（2005） [34] 桑伯格，J。；Goncalves，J。；Hu，X.，交换拓扑SE（3）的一致性和形成控制。自动化，109-121（2016）·兹比尔1335.93014 [35] Verginis，C.K。；Nikou，A。；Dimarogonas，D.V.，SE（3）中具有规定瞬态和稳态性能的树状图结构的鲁棒编队控制。自动化，538-548（2019）·Zbl 1415.93095号 [36] 王，X。；巴尔迪，S。；X·冯。；吴，C。；谢浩。；Schutter，B.D.，一种基于矢量场制导的固定翼无人机编队算法。IEEE自动化科学与工程学报，1179-192（2023） [37] Wang，Y。；Shan，M。；Wang，D.，具有速度和航向率约束的多固定翼无人机编队的运动能力分析。IEEE网络系统控制汇刊，2977-989（2020）·Zbl 1516.93190号 [38] Wang，Y。；Shan，M。；Wang，D.，多无人机巡逻编队重构和轨迹规划。IEEE机电学报，2719-729（2021） [39] 王，X。；沈，L。；刘，Z。；赵，S。；丛，Y。；李，Z。；贾，S。；陈，H。；Yu，Y。；Chang，Y。；Wang，Y.，微型固定翼无人机群的协调飞行控制：方法和实验。科学中国。信息科学（2019） [40] 王，M。；Tayebi，A.，矩阵李群SO（3）和SE（3）全局跟踪的混合反馈。IEEE自动控制汇刊，62930-2945（2022）·Zbl 07564911号 [41] 王，X。；Yu，Y。；Li，Z.，速度约束下固定翼无人机主从编队飞行的分布式滑模控制。国际鲁棒与非线性控制杂志，62110-2125（2021）·Zbl 1526.93026号 [42] 王，X。；Yu，C。；Lin，Z.，刚体协调姿态和位置控制的对偶四元数解。IEEE机器人学报，5，1162-1170（2012） [43] Whitzer，M.J.，《在存在运动约束和异质性的情况下协调多机器人团队》（2020年），宾夕法尼亚大学（博士论文） [44] 姚，W。；Cao，M.，使用向量场的3D路径跟踪控制。Automatica（2020年）·兹比尔1441.93261 [45] 张，Q。；Liu，H.H.T.，多固定翼飞机的鲁棒非线性近距离编队控制。制导、控制与动力学杂志，3572-586（2021） [46] Zhao，S.，多智能体系统的仿射编队机动控制。IEEE自动控制汇刊，12，4140-4155（2018）·Zbl 1423.93042号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。