第1章 緒論 1
1.1 多無人機智能自主協同控制基本概念 2
1.2 多無人機智能自主控制研究現狀 4
1.2.1 國內外研究專案概述 4
1.2.2 多無人機任務決策 12
1.2.3 多無人機運動規劃 15
1.2.4 多無人機編隊控制 17
1.2.5 多無人機故障診斷與容錯控制 20
1.2.6 多無人機通信組網 22
1.3 多無人機智能自主協同控制難點分析 26
1.4 撰寫特點和內容安排 28
1.5 小結 30
參考文獻 30
第2章 無人機模型 39
2.1 坐標系與狀態變數 39
2.1.1 坐標系 39
2.1.2 描述三種典型無人機的狀態變數 41
2.1.3 坐標系之間的轉換關係 43
2.2 固定翼無人機模型 46
2.2.1 固定翼無人機質心平動模型 46
2.2.2 固定翼無人機繞質心轉動模型 48
2.3 單旋翼無人機模型 52
2.3.1 單旋翼無人機質心平動模型 52
2.3.2 單旋翼無人機繞質心轉動模型 54
2.4 四旋翼無人機模型 56
2.4.1 四旋翼無人機質心平動模型 56
2.4.2 四旋翼無人機繞質心轉動模型 58
2.5 小結 60
參考文獻 60
第3章 多無人機任務決策 61
3.1 多無人機集中式任務決策 61
3.1.1 問題描述 61
3.1.2 面向全域任務收益的多無人機集中式任務決策 62
3.1.3 面向任務優先順序的多無人機集中式任務決策 74
3.2 多無人機分散式任務決策 88
3.2.1 類腦智慧演算法 89
3.2.2 問題描述 92
3.2.3 基於類腦智慧演算法的多無人機分散式任務決策 94
3.3 小結 116
參考文獻 116
第4章 多無人機運動規劃 117
4.1 基於路徑點的多無人機運動規劃 117
4.1.1 問題描述 118
4.1.2 基於自我調整高斯偽譜法的求解策略 120
4.1.3 模擬驗證 127
4.2 基於深度強化學習的多無人機運動規劃 133
4.2.1 問題描述 133
4.2.2 基於深度強化學習的求解策略 135
4.2.3 模擬驗證 142
4.3 小結 143
參考文獻 144
第5章 多無人機編隊生成控制 145
5.1 無人機姿態穩定控制 145
5.1.1 問題描述 145
5.1.2 基於超螺旋滑模的姿態穩定控制器設計 146
5.1.3 基於自我調整超螺旋滑模的姿態穩定控制器設計 156
5.2 無人機軌跡跟蹤控制 169
5.2.1 基於雙閉環結構的無人機軌跡跟蹤控制原理 169
5.2.2 問題描述 170
5.2.3 基於高階滑模演算法的雙閉環軌跡跟蹤控制器設計 171
5.3 小結 184
參考文獻 185
第6章 多無人機編隊保持魯棒自我調整控制 186
6.1 全域通信拓撲未知情形下的多無人機編隊保持控制 186
6.1.1 通信拓撲未知情形下的自我調整設計基本原理 187
6.1.2 基於自我調整演算法的多無人機編隊保持控制 190
6.1.3 模擬驗證 203
6.2 考慮避碰約束的多無人機自我調整編隊保持控制 207
6.2.1 問題描述 207
6.2.2 考慮避碰約束的自我調整分散式控制器設計 209
6.2.3 模擬驗證 216
6.3 小結 221
參考文獻 221
第7章 多無人機編隊安全重構控制 223
7.1 全域通信拓撲已知情形下的多無人機編隊重構 223
7.1.1 問題描述 223
7.1.2 超螺旋干擾觀測器設計 225
7.1.3 基於勢能函數的編隊重構控制器設計 229
7.1.4 模擬驗證 237
7.2 全域通信拓撲未知情形下的多無人機編隊重構 242
7.2.1 自我調整編隊重構問題描述 242
7.2.2 自我調整編隊重構控制器設計 243
7.2.3 模擬驗證 251
7.3 小結 256
參考文獻 256
第8章 多無人機故障診斷與容錯控制 257
8.1 基於被動容錯的多無人機分散式有限時間容錯控制 257
8.1.1 問題描述 258
8.1.2 多無人機分散式有限時間容錯控制器設計 259
8.2 基於主動容錯的多無人機故障診斷及容錯控制一體化設計 278
8.2.1 問題描述 279
8.2.2 基於狀態回饋的多無人機故障診斷及容錯控制一體化設計 280
8.2.3 基於輸出回饋的多無人機故障診斷及容錯控制一體化設計 292
8.3 小結 304
參考文獻 304
第9章 多無人機通信網路優化 305
9.1 基於聯盟博弈的無人機集群分簇 305
9.1.1 問題描述 306
9.1.2 聯盟博弈模型 309
9.1.3 基於聯盟切換的求解策略 310
9.1.4 模擬驗證 314
9.2 基於網路形成博弈的多無人機路由選擇 318
9.2.1 問題描述 319
9.2.2 網路形成博弈模型 325
9.2.3 考慮迴圈反覆運算的求解策略 326
9.2.4 模擬驗證 330
9.3 小結 333
參考文獻 334
第10章 多無人機通信資源配置 335
10.1 基於非合作博弈的多無人機通道資源配置 335
10.1.1 問題描述 336
10.1.2 非合作博弈模型 338
10.1.3 基於回應的求解策略 339
10.1.4 模擬驗證 343
10.2 基於凸優化的多無人機時隙和功率資源配置 345
10.2.1 問題描述 346
10.2.2 基於凸優化的求解策略 351
10.2.3 模擬驗證 361
10.3 小結 366
參考文獻 366