具有抗毁性拓扑结构的无人机编队对偶四元数控制方法

项目名称： 具有抗毁性拓扑结构的无人机编队对偶四元数控制方法

项目编号： No.61403406

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 王祥科

作者单位： 中国人民解放军国防科学技术大学

项目金额： 27万元

中文摘要： 以空中加油、编队突防和协同侦察等典型协同模式为背景，瞄准无人机编队飞行相对多智能体协同的两个挑战：姿态和位置耦合的三维空间欠驱动非线性，和存在部分无人机损毁或局部通信链路失效的可能，借助对偶四元数、图论和非线性控制等工具探索无人机编队飞行控制理论，解决三维空间中具有抗毁性拓扑结构的固定翼无人机的姿态和位置编队控制问题。首先利用图论设计编队的抗毁性拓扑结构，使多无人机在保有尽可能少的有向通信链路的同时，对部分平台或者局部通信链路的损毁具有一定的容忍性；利用对偶四元数和非线性控制理论设计无人机姿态和位置对偶四元数对数控制律，为无人机等欠驱动非线性运动体提供新的三维空间姿态和位置非解耦控制律。在此基础上，基于抗毁性拓扑结构探索无人机对偶四元数代数编队控制方法，并构建高保真度的多机协同半实物仿真环境对拓扑结构和编队控制律进行比较和验证，为无人机编队飞行应用提供相关理论和关键技术支持。

中文关键词： 多无人机；编队飞行；单位对偶四元数；曲线跟踪；抗毁性拓扑

英文摘要： This project will provide a new approach for multi-UAVs’ formation flight, addressing two major challenges of UAVs formation flight compared with multi-agent cooperation, namely under-actuated nonlinearity of attitude and position coupled in three-dimensi

英文关键词： Multiple UAVs；Formation Flight；Unit Dual Quaternion；Curved Path Following；Invulnerable Topology