具有输入时滞的集群无人机事件触发协同最优控制
作者:
作者单位:

南京航空航天大学自动化学院,南京 211106

作者简介:

陈谋,男,教授,博士生导师,享受国务院政府津贴。2018年国家自然科学基金杰出青年基金获得者、2019年国家“百千万”人才工程入选者。先后在南京航空航天大学获学士与博士学位,并先后在英国拉夫堡大学、新加坡国立大学和澳大利亚阿德莱德大学做访问或博士后研究。担任教育部高等学校教学指导委员会兵器类委员、中国人工智能学会智能空天专业委员会副主任委员、中国指挥与控制学会群集智能与协同控制专业委员会副主任委员、自动化学会信息物理系统控制与决策专业委员会副主任等。先后获国家自然科学二等奖1项(排名第2)、教育部自然科学奖一等奖1项(排名第2)、国防科技进步二等奖2项(排名第1),申请授权发明专利30余项。出版中英文专著3部,发表学术论文200余篇。

通讯作者:

陈谋,E-mail: chenmou@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

V279

基金项目:


Event-Triggered Cooperative Optimal Control of Swarm UAVs with Input Delays
Author:
Affiliation:

College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 211106, China

Fund Project:

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    摘要:

    针对带有输入时滞和外部干扰的集群无人机系统,提出了一种基于强化学习的集群无人机事件触发分布式自适应最优控制方法。为了实现最优控制,引入了基于神经网络的强化学习算法,并设计了一种与系统控制性能有关的动态事件触发策略,该策略可以在尽可能降低对一致性控制性能不利影响的前提下,减少通信资源的浪费,同时该策略不存在Zeno行为。此外,在控制器设计过程中,引入了一种含有积分项的坐标变换来处理系统的输入时滞问题。在输入时滞和外部干扰的影响下,所提出的基于干扰观测器的最优分布式协同神经网络控制策略能够保证每个无人机系统所有信号都有界,并且每个无人机系统的输出能够实现一致性。最后,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

    Abstract:

    Based on the reinforcement learning algorithm, an event-triggered distributed adaptive optimal control method is proposed for swarm unmanned aerial vehicles (UAVs) with input delays and external disturbances. First, the neural network-based reinforcement learning algorithm is introduced for the optimal control. Second, a dynamic event-triggerred strategy with system control performance is designed. This strategy aims to reduce the communication resource waste and the negative effects on consensus control performance, and to eliminate the Zeno behavior. Third, a coordinate transformation with integral terms is introduced to compensate the input delays. Under the influence of the input delays and external disturbances, the proposed optimal distributed cooperative neural network control strategy based on disturbance observers can ensure that all signals of each UAV are bounded, and the output of each UAV system can achieve consensus. Finally, simulation results verify the effectiveness of the proposed control method.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

陈谋,吴颖.具有输入时滞的集群无人机事件触发协同最优控制[J].南京航空航天大学学报,2022,54(5):958-968

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  • 收稿日期:2022-08-23
  • 最后修改日期:2022-09-29
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  • 在线发布日期: 2022-10-05
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