一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115826416A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202310132404.5(22)申请日2023.02.20(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号申请人中国电子科技集团公司电子科学研究院(72)发明人吕金虎王小谟王成才冉茂鹏(74)专利代理机构北京圣州专利代理事务所(普通合伙)11818专利代理师李春(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，步骤如下：建立多飞艇系统模型和通信拓扑模型；根据多飞艇系统模型建立分布式扩张状态观测器并用于获得每个飞艇内部状态及外部不确定性扰动的估计值；利用分布式扩张状态观测器构造多飞艇协同控制器；验证多飞艇系统协同控制的有效性。同时公开了基于上述方法的系统，采用上述一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统，根据分布式扩张状态观测器，每个飞艇获得系统内部状态及外部不确定性扰动的估计值，通过多飞艇协同控制器可对网络拒止环境下多飞艇系统进行协同控制，使在网络拒止环境下，且系统内部状态不可测和存在外部不确定性扰动的情况下，实现多飞艇系统的状态一致。CN115826416ACN115826416A权利要求书1/2页1.一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤S1：建立多飞艇系统模型和通信拓扑模型；步骤S2：根据多飞艇系统模型，在多飞艇系统内部状态不可测和存在外部不确定性扰动的情况下，建立对多飞艇系统内部状态及外部不确定性扰动的分布式扩张状态观测器，所述分布式扩张状态观测器用于获得每个飞艇内部状态及外部不确定性扰动的估计值；步骤S3：利用所述分布式扩张状态观测器构造在网络拒止环境下的多飞艇协同控制器；步骤S4：验证在网络拒止环境下的多飞艇协同控制器对网络拒止环境下通信中断导致有向通信拓扑切换的多飞艇系统协同控制的有效性，使多飞艇系统状态保持一致。2.根据权利要求1所述的一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于：所述多飞艇系统模型表示为：其中，和为飞艇的状态信息，，N为飞艇总数量，为飞艇所受到的外部扰动；为控制输入，和为系统状态矩阵，为控制输入矩阵。3.根据权利要求1所述的一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于：所述通信拓扑模型表示为：邻接矩阵为；若飞艇i从飞艇j获得信息，，否则，相应的拉普拉斯矩阵表示为：其中，；当外部干扰，及其导数是连续且有界的，根据多飞艇系统模型，分布式扩张状态观测器表示为：式中：为待设计的常数，满足，为待设计的观测器增益，满足是Hurwitz，为飞艇的扩张状态的估计；根据分布式扩张状态观测器令，，表示观测器的估计误差，其中，2CN115826416A权利要求书2/2页则观测器的误差系统表示为：式中，。4.根据权利要求3所述的一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于：当有向通信拓扑图的并集包含一个生成树时，基于分布式扩张状态观测器的输出，网络拒止环境下多飞艇协同控制器表示为：式中：为待设计的常数，是二项展开的系数，，。5.根据权利要求4所述的一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法，其特征在于：当外部干扰，及其导数是连续且有界的且当有向通信拓扑图的并集包含一个生成树时，基于分布式扩张状态观测器的输出和多飞艇协同控制器使得多飞艇系统状态一致，一致状态为：，为常数。6.一种网络拒止环境下多飞艇协同控制系统，其特征在于：包括，多飞艇系统模型和通信拓扑模型构建模块，用于构建多飞艇的系统模型和通信拓扑模型；分布式扩张状态观测器构建模块，用于根据多飞艇系统模型，在多飞艇系统内部状态不可测和存在外部不确定性扰动情况下，建立对所述多飞艇系统内部状态及外部不确定性扰动的分布式扩张状态观测器，所述分布式扩张状态观测器用于获得每个飞艇内部状态及外部不确定性扰动的估计值；网络拒止环境下多飞艇协同控制器构建模块，用于利用所述分布式扩张状态观测器构造在网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇协同控制器；协同控制模块，用于利用所述在网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇协同控制器对网络拒止环境下存在有向通信拓扑切换的多飞艇系统进行协同控制。3CN115826416A说明书1/9页一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统技术领域[0001]本发明涉及协同飞行控制技术领域，尤其是涉及一种网络拒止环境下多飞艇协同控制方法及其系统。背景技术[0002]飞艇是一种轻于空气的航空器，主要依靠浮升气体提供静升力，通过推进系统和控制系统实现飞行操纵，能够工作在平均风速较小的平流层中，可以