【无人机】基于虚拟leader实现无人机编队仿真附matlab代码

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⛄ 内容介绍

从分散化协同控制的角度对多架固定翼无人机的编队飞行控制问题进行研究。以编队运动方向为参照,利用无人机期望位置的集合来描述给定的编队几何构型。将无人机当做是自主运动体,利用信息流图描述无人机之间的信息交换关系。根据无人机的特点和编队飞行的要求,提出一种基于局部信息交互和相对位置控制的分散化编队飞行控制策略。该控制策略由两部分组成,一部分进行速度和航向同步,另一部分进行编队形成和队形保持。为了方便对无人机编队的运动速度和航向角进行控制,还额外引入一个虚拟Leader。仿真结果表明,分散化编队飞行控制策略是有效的,引入虚拟Leader对无人机编队飞行控制很有必要。

⛄ 部分代码

clc

close all

clear all

dbstop if error

N=10;%个数

pos=[40 0 500;%初始位置，需要保持连通

    30 20  500;

    50 20  500;

    20 40  500;

    40 40  500;

    60 40  500;

    10 60 500;

    30 60 500;

    50 60 500

    70 60 500];

V=[ 40;%初始速度

    35;

    35;

    30;

    30;

    30;

    25;

    25;

    25;

    25]-20;

pitch=[0.3;0.9;-1.1;0.4;-0.7;-0.8;0;0;0;0];%航迹倾角

yaw=[0.8;-1.1;1.2;0.3;-0.7;-0.9;0;0;0;0];%航迹偏角

k=1;%7.07;%增益1

l=1;%增益2

r=1;%碰撞距离

R=500;%通信距离

step=200;%仿真步数

dt=0.1;%步长

Vg=10;%期望速度

pitchg=0;%期望倾角

yawg=0;%期望偏航角

posg=[40 60 500];%初始位置

%-----增益计算

delv=norm(V-ones(N,1)*Vg)/N;

delp=norm(pitch-ones(N,1)*pitchg)/N;

dely=norm(yaw-ones(N,1)*yawg)/N;

kl=(1.414*delv+2.414*(delv+Vg)*(delp+dely))/10;

%-------图矩阵及初始化

A=zeros(N,N);

timm=zeros(1,step);

Dij=zeros(1,N*(N-1));

DDD=zeros(1,N*(N-1));

D=zeros(1,step);

Dm=zeros(1,step);

u1=zeros(1,N);

u2=zeros(1,N);

u3=zeros(1,N);

dx=zeros(1,N);

dy=zeros(1,N);

dz=zeros(1,N);

    plot3(posg(1),posg(3),posg(2),'>','Markersize',10);

    quiver3(pos(:,1),pos(:,3),pos(:,2),dx',dy',dz',0.4,'LineWidth',2);

    quiver3(posg(1),posg(3),posg(2),dxg,dyg,dzg,0.4,'LineWidth',2);

    for i=1:N

        plot3(pos(i,1),pos(i,3),pos(i,2),'.');

        hold on

    end

%     axis equal

   

    hold off

end

figure(2)

plot(timm,V(i,1:step),'r--','LineWidth',1.5);

hold on

plot(timm,Vg*ones(1,step),'b','LineWidth',1.5);

for i=1:N

    plot(timm,V(i,1:step),'r--','LineWidth',1.5);

    hold on

end

xlabel('t/s','Fontsize',20);ylabel('V(m/s)','Fontsize',20,'Rotation',90);

% legend({'\itUAV','\itLeader'},1,'Fontsize',15);

h=gca;

set(h,'Fontsize',14)

figure(3)

plot(timm,pitch(1,1:step),'b','LineWidth',1.5);hold on

plot(timm,pitchg*ones(1,step),'r','LineWidth',1.5);

for i=1:N

    plot(timm,pitch(i,1:step),'b','LineWidth',1.5);

    hold on

end

xlabel('t/s','Fontsize',20);ylabel('\theta(rad)','Fontsize',20,'Rotation',90);

% legend({'\itUAV','\itLeader'},1,'Fontsize',15);

h=gca;

set(h,'Fontsize',14)

figure(4)

plot(timm,yaw(1,1:step),'g','LineWidth',1.5);

hold on

plot(timm,yawg*ones(1,step),'b','LineWidth',1.5);

for i=1:N

    plot(timm,yaw(i,1:step),'g','LineWidth',1.5);

    hold on

end

% legend({'\itUAV','\itLeader'},1,'Fontsize',15);

xlabel('t/s','Fontsize',20);ylabel('\phi(rad)','Fontsize',20,'Rotation',90);

h=gca;

set(h,'Fontsize',14)

figure(5)

plot(timm,D,'k.-','LineWidth',1);

xlabel('t/s','Fontsize',20);ylabel('Distance(m)','Fontsize',20,'Rotation',90);

h=gca;

set(h,'Fontsize',14)

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

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