基于hp自适应伪谱法的四旋翼无人机编队轨迹优化  被引量:4

Trajectory optimization of quad-rotor UAV formation using hp-adaptive pseudospectral method

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作  者:张博渊[1] 宗群[1] 鲁瀚辰 邵士凯[1] 

机构地区:[1]天津大学电气与自动化学院,天津300072

出  处:《科技导报》2017年第7期69-76,共8页Science & Technology Review

基  金:国家自然科学基金项目(61673294;61573060)

摘  要:四旋翼无人机编队轨迹优化是实现高精度跟踪控制的基础。本文研究四旋翼无人机编队轨迹优化问题,首先建立非线性四旋翼无人机模型,并对模型进行简化与参数获取;再考虑四旋翼无人机编队之间的避撞约束、状态量约束及控制输入量约束;最后采用可自适应选点的hp自适应伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。仿真结果表明,hp自适应伪谱法可以对于求解6架四旋翼无人机编队的轨迹优化问题具有良好的效果,能够满足工程实际的约束要求。Quad-rotor UAV formation trajectory optimization is the basis of high precision tracking control. To study quad-rotor UAV formation trajectory optimization, firstly a nonlinear quad-rotor UAV model is built and simplified, meanwhile the model parameters are obtained. Then the collision avoidance problem, state variable constraints and control variable constraints are considered. Finally, an hp- adaptive pseudospectral method that selects the discrete points adaptively is used to convert the optimal control problem to a nonlinear programming problem. Simulation result shows that the method has good effect on the optimal trajectory of a research object composed of six quad-rotor UAVs, while satisfying the engineering requirements.

关 键 词:轨迹优化 四旋翼无人机编队 hp自适应伪谱法 

分 类 号:V279[航空宇航科学与技术—飞行器设计]

 

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