1. 研究目的与意义(文献综述)
很久以来, 人们就注意到自然界的诸多群体行为。例如鱼的群游、大雁的“一”或者“人”字形飞行、蚂蚁的成群搬运食物、共同抵御入侵者等行为。其中涉及的大量的甚至无穷多个的个体,每个个体都具有一定的独立性,个体之间通过某种手段进行直接或间接地联系,从而实现复杂的群体行为。这些具有简单独立的个体称为自主个体,也称为智能体,编队是多自主体之间的一种简单的任务协作。编队控制问题最初就是通过观察自然界中这些动物的群集现象提出来的,它指多个智能体组成的团队在向特定目标或方向运动的过程中, 相互之间保持预定的几何形态 (即队形), 同时又要适应环境约束 (例如避开障碍)的控制问题。
近年来对于多自主体的研究,尤其是多自主体的任务协作的研究引起了广泛的关注。相比于单个自主体, 多自主体系统, 具有很多明显的优点。首先是完成同样的任务,对一个自主体来说实现起来太复杂或无法实现,需要多个自主体的合作才能完成。其次是构建几个简单的自主体比构建一个可完成复杂任务的大型自主体来说更容易、成本更低、也更具有容错性。再者,具有低智能性的生物系统的组织合作运行表现出的适应性和群体性,即所谓的“整体大于个体之和”,这是目前人工系统所不能企及的。最后,就是这一领域的研究有着广阔的应用潜能,多自主体编队系统广泛应用在区域搜救、交通疏导、移动传感网络、基础设施保安、军事领域等方面,对于交叉学科的生成及其它学科的推动有着巨大的作用。因此,实现一个合理有效的编队控制方法具有极其重要的理论及现实意义。图1给出了几种典型的多自主体编队控制系统的应用实例。
2. 研究的基本内容与方案
本毕业设计的题目是基于粗糙信息的自主无人机编队控制,这里的基于粗糙信息是指我们提出三角形编队的某个自主体只需获得它的邻居自主体的粗糙信息,即邻居自主体的方向信息,而不需要精确测量它与邻居自主体间的距离。
1)首先是要对无人机系统的组成、特点及其编队飞行控制的技术要有一定了解;
2)然后引出多自主体编队控制的问题,并以三个自主体的编队控制为研究基础;
3. 研究计划与安排
第1-3周: 广泛查阅文献,明确选题,撰写开题报告
第4-5周: 修改完善开题报告,并完成英文文献翻译
第6-7周: 设计内容涉及的相关知识和技能的深入学习
4. 参考文献(12篇以上)
[1]richardk.b,stephen b.h.无人机系统导论[m].沈林成,吴利荣 北京:国防工业出版社,2014.
[2]沈林成,牛轶峰,朱华勇.多无人机自主协同控制理论与方法[m].北京:国防工业出版社,2013.
[3] anderson, b. d. o., yu, c.,fidan, b. and hendrickx, j. rigid graph control architectures forautonomous formations, ieee control systems magazine, 28, 48–63, 2008.
