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無人機編隊控制與重構的擬態物理學方法

  • 作者：王勛//沈林成//王祥科|責編:辛俊穎
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118126242
  • 出版日期：2023/02/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：142
人民幣：RMB 80 元      售價：元
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內容大鋼
    無人機集群作戰是未來無人機的主要軍事應用模式之一，靈活可擴展的編隊能力是無人機集群遂行軍事任務的重要支撐。本書聚焦無人機的編隊控制和重構問題，系統地建立了多層問題解決方案，針對各個子控制問題設計控制方法。探索利用擬態物理學的思想解決無人機路徑跟蹤、編隊控制和重構等問題，並對所給出的系列方法進行了試驗驗證。本書突出前沿學科交叉和軍事應用背景，注重思路和基礎理論的闡述，力求使廣大讀者在了解無人機編隊控制相關問題和掌握相關方法的同時，學會利用自然界的物理現象解決現實中的工程技術問題。
    本書適合作為無人系統相關專業高年級本科生和研究生的擴展讀物，也可作為無人系統相關專業工程技術人員的參考讀物。
作者介紹
王勛//沈林成//王祥科|責編:辛俊穎
目錄
第1章  緒論
  1.1  背景
  1.2  國內外研究現狀及分析
    1.2.1  編隊控制方法研究現狀
    1.2.2  編隊重構問題研究現狀
    1.2.3  擬態物理學方法
    1.2.4  研究現狀分析
  1.3  本書的主要內容
  1.4  本書的組織結構
第2章  無人機編隊控制與重構問題分析建模及分層解決方案
  2.1  無人機編隊控制及重構問題建模
    2.1.1  無人機模型
    2.1.2  編隊的參考軌跡
    2.1.3  擬態物理學要素建模
  2.2  無人機編隊控制與重構問題分析
    2.2.1  無人機編隊過程分解
    2.2.2  無人機編隊控制問題分解
    2.2.3  無人機編隊重構問題類型劃分
  2.3  無人機編隊控制與重構問題分層解決方案
    2.3.1  基於自抗擾控制的無人機底層控制
    2.3.2  基於虛擬力的長機軌跡跟蹤引導律
    2.3.3  液體球啟發的編隊控制
    2.3.4  基於擬態物理學的編隊重構策略
  2.4  本章小結
第3章  基於自抗擾控制的無人機底層控制
  3.1  小型無人機的底層控制問題
  3.2  自抗擾控制方法簡介
    3.2.1  跟蹤微分器
    3.2.2  擴張狀態觀測器
    3.2.3  非線性組合單元
  3.3  基於自抗擾控制的姿態和速度控制器
    3.3.1  縱向運動方程分析及簡化
    3.3.2  橫側向運動方程分析及簡化
    3.3.3  速度和姿態控制器設計
  3.4  控制器魯棒性測試
  3.5  本章小結
第4章  基於虛擬力的無人機軌跡和路徑跟蹤
  4.1  無人機軌跡和路徑跟蹤及障礙規避方法綜述
    4.1.1  路徑和軌跡跟蹤
    4.1.2  障礙規避
  4.2  基於虛擬力的軌跡跟蹤引導律
  4.3  穩定性及收斂性分析
    4.3.1  直線跟蹤
    4.3.2  圓形軌跡跟蹤
    4.3.3  變曲率曲線跟蹤
  4.4  引導律在路徑跟蹤中的應用
  4.5  軌跡和路徑跟蹤過程中的障礙規避
  4.6  算例驗證
    4.6.1  算例1：直線軌跡跟蹤
    4.6.2  算例2：圓形軌跡跟蹤

    4.6.3  算例3：變曲率曲線跟蹤
    4.6.4  算例4：路徑跟蹤問題中的應用
    4.6.5  算例5：障礙規避
  4.7  本章小結
第5章  液體球啟發的擬態物理學編隊控制方法
  5.1  基於虛擬彈簧網路的液體球模型
    5.1.1  虛擬角度彈簧
    5.1.2  虛擬彈簧網路模型
  5.2  液體球啟發的Leader-Follower編隊控制
    5.2.1  Lader-Follower編隊控制方法
    5.2.2  穩定性與收斂性證明
  5.3  液體球啟發的虛擬I~eadeI』編隊控制
    5.3.1  虛擬Leader編隊控制方法
    5.3.2  穩定性與收斂性證明
  5.4  任意可行編隊隊形實現
  5.5  算例驗證
    5.5.1  算例1：Leader-Follower方法收斂性
    5.5.2  算例2：虛擬Leader方法收斂性
    5.5.3  算例3：任意可行編隊隊形實現
  5.6  本章小結
第6章  基於擬態物理學的無人機編隊重構方法
  6.1  基於擬態物理學的編隊重構框架
  6.2  任務變化時的編隊重構策略
    6.2.1  任務隊形變換策略
    6.2.2  內部碰撞的避免
  6.3  無人機數量變化時的編隊重構策略
    6.3.1  數量增加時的編隊重構策略
    6.3.2  數量減少時的編隊重構策略
  6.4  遇到障礙物時的編隊重構策略
    6.4.1  擠壓式避障重構策略
    6.4.2  流體式避障重構策略
  6.5  算例驗證
    6.5.1  算例1：任務隊形變換
    6.5.2  算例2：無人機數量變化
    6.5.3  算例3：障礙規避
  6.6  本章小結
第7章  無人機編隊控制與重構試驗
  7.1  無人機編隊試驗系統設計及測試
    7.1.1  硬體在迴路模擬系統設計
    7.1.2  飛行試驗系統設計
    7.1.3  試驗系統測試
  7.2  擬態物理學方法的工程實現
  7.3  無人機路徑跟蹤試驗
    7.3.1  無障礙時路徑跟蹤
    7.3.2  有障礙時路徑跟蹤
  7.4  無人機編隊飛行控制試驗
    7.4.1  編隊隊形收斂
    7.4.2  編隊機動飛行
  7.5  無人機編隊重構試驗
    7.5.1  任務隊形變換

    7.5.2  無人機數量變化
    7.5.3  無人機編隊避障
  7.6  本章小結
參考文獻

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