动态拓扑下四旋翼无人机集群蜂拥控制

来源：系统工程与电子技术杂志2024年第10期北京时间：

作者：殷雅萱, 张安, 毕文豪, 杨盼, 黄湛钧

单位：西北工业大学航空学院, 陕西 西安 710072

摘要：针对动态拓扑下无严格构型约束的无人机集群协同控制问题, 基于四旋翼无人机(quadrotor unmanned aerial vehicle, QUAV)内外环串级控制思想, 提出一种QUAV集群蜂拥控制策略。引入卡尔曼一致性滤波(Kalman-consensus filter, KCF)算法对带有噪声的通信数据进行融合, 实现对变速度领导者状态的精确估计; 考虑无人机集群拓扑的动态变化及可扩展性需求, 设计基于KCF的蜂拥控制算法以实现无人机集群位置控制, 利用李雅普诺夫稳定性定理证明算法的稳定性; 基于大脑情感学习(brain emotional learning, BEL)模型设计姿态控制器, 实现了QUAV的姿态控制。通过仿真实验验证了控制算法的有效性。

关键词：无人机集群,蜂拥控制,动态拓扑,卡尔曼一致性滤波,大脑情感学习

基金资助：国家自然科学基金(62073267);航空科学基金(201905053001)