基于一致性的小型四旋翼机群自主编队分布式运动规划  

Consensus-based distributed motion planning for autonomous formation of miniature quadrotor groups

作　　者：邢关生[1,2] 杜春燕[3] 宗群[3] 陈海永[1] 孙鹤旭[1] 

机构地区：[1]河北工业大学控制科学与工程学院,天津300130 [2]系统控制与信息处理教育部重点实验室,上海200240 [3]天津大学电气与自动化工程学院,天津300072

出　　处：《控制与决策》2014年第11期2081-2084,共4页Control and Decision

基　　金：国家自然科学基金项目(61203275);河北省自然科学基金项目(F2013202101);天津市自然科学基金项目(12JCZDJC30300);系统控制与信息处理教育部重点实验室开放基金项目(SCIP201204)

摘　　要：设计一种小型四旋翼无人机群起飞后自主形成正多边形编队的分布式运动规划方法.在四旋翼无人机的串级控制系统框架下,分布式编队控制器以简化agent模型为基础,同时采用平均一致性算法和有领导一致性算法,共同产生各无人机位置与偏航角的期望轨迹.讨论了达成最终协调目标队形的拓扑条件,并给出一种基于有向Hamilton环的通信拓扑设计方案.最后通过数值仿真验证了所提出算法的有效性.A distributed motion planning method is designed for a group of miniature quadrotors to attain a formation in regular polygons autonomously after takeoff.In the framework of cascade control systems of quadrotors,based on simplified agent models,formation controllers distributed over communication graph use two average consensus and leader-based consensus algorithms to collaboratively generate the desired position and yaw angle trajectory of quadrotors.The topology conditions of reaching goal formation are discussed and a design scheme of communication topology is designed on the basis of the directed Hamilton circle.Finally,the result of a simulated experiment shows the effectiveness of the proposed algorithm.

关 键 词：无人机群 编队生成 一致性算法 四旋翼无人机 分布式运动规划 

分 类 号：TP242.6[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]