多旋翼飞行器编队双边遥操作控制方法研究

发布时间：2025-06-19 22:11

　　多个无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)组成的机器人系统在执行大范围的侦察探测、安全巡检和灾后搜救等任务,比单个结构功能复杂的飞行器更为有效。但是鉴于实际应用场合的复杂性,对UAV群进行全自主控制是很难实现的。目前比较可行和有效的解决方案是采用半自主的控制方式,在操作员的监督或辅助控制下完成复杂任务,即多UAV双边遥操作控制。本文针对多UAV双边遥操作系统,以UAV双边遥操作通道的建立、能量优化一致性编队控制以及多UAV协作搬运控制方法为重点展开一系列研究。首先研究了面向UAV系统的双边遥操作系统控制框架。在该框架中,首先利用了位置-速度工作空间映射解决了主从端机器人动力学、工作空间和自由度严重不匹配的问题。其次,针对主从端以及从端UAV主体之间的时变时延,提出了阻尼介入P-like控制器,保证了时延双边遥操作系统的稳定性,同时利用Lyapunov-Krasovskii函数分析了系统的稳定性,得到了线性矩阵不等式条件下的时滞相关稳定性判据。该控制框架建立了UAV双边遥操作通道,同时解决了UAV双边遥操作系统非对称时变时延的控制问题。其次,提出了多UAV编队导...

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1生物界部分生物群集行为

图1-1生物界部分生物群集行为多智能体系统是由多个具备通信和感知能力的智能体组成的组或集合。它研究了多个智能体之间的协作机制，从而协同解决问题或任务。近年来，多UAV系统在众多领域应用广泛，包括搜索与地图构建、交通控制、重型或大型负载运输、灾后搜救空间和海洋探索等等。多....

图1-2群智能UAV系统

(c)SwarmingCoordination图1-2群智能UAV系统系统是指由多个具有一定智能的UAV经过相互协系统中，单个UAV具有一定的自治能力，可资搬运、大范围监控等一些具体的复杂任务，此，多个UAV进行相互协作，可以提高完成类的划分，协作U....

图1-3同构/异构协作UAV系统

将两者优势相结合的异构机器人系统具有更加广阔的应用前景。如图1-3(c)所示为美国佐治亚理工学院搭建的多UAV协同地面车队护卫平台[18]，其中包括轮式机器人和UAV，UAV检查规划路径上的潜在危险，为地面轮式机器人编队提供护航保护。如图1-3(d)所示为比利时布鲁塞尔....

图1-4模块化自重构UAV系统

态的自主运动UAV系统。除了常规驱动，通常外，自重构UAV还能够通过重新布置其部件、执行新任务或者恢复不同形状免受碰撞。在是瑞士苏黎世大学研制的分布式飞行阵列[20]的模块化机器人，可以采用任何结构形状。虽身从地面抬离，但是类似直升机没有尾翼的情将这些单元组合在一起时，它....

本文编号：4050993