編隊(duì)跟蹤控制是無(wú)人機(jī)集群領(lǐng)域的重要研究方向，在民用和軍用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。本書分為9章，內(nèi)容涵蓋緒論、基礎(chǔ)知識(shí)、系統(tǒng)建模、理論方法與仿真實(shí)驗(yàn)等，依托作者團(tuán)隊(duì)多年來(lái)在編隊(duì)跟蹤控制領(lǐng)域所取得的研究成果，總結(jié)編隊(duì)跟蹤控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹在通信受限、網(wǎng)絡(luò)攻擊、切換拓?fù)涞鹊湫图s束下的編隊(duì)跟蹤控制架構(gòu)、協(xié)議設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析等內(nèi)容，給出編隊(duì)跟蹤控制技術(shù)的應(yīng)用案例。
主持國(guó)家自然科學(xué)基金，科技部人工智能項(xiàng)目，航天基金，北京市自然科學(xué)基金等課題。目前擔(dān)任北京市卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃高校聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)，中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)集群智能與協(xié)同控制專委會(huì)副總干事及委員。曾受邀擔(dān)任包含Aerospace Science and Technology、ACC等國(guó)際期刊和會(huì)議的審稿人。入選中國(guó)科協(xié)青年托舉人才項(xiàng)目等
目錄
第1章 緒論 001
1.1 研究背景 001
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 003
1.2.1 協(xié)同編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀 003
1.2.2 編隊(duì)跟蹤控制研究現(xiàn)狀 006
1.2.3 協(xié)同控制應(yīng)用研究現(xiàn)狀 007
1.3 本書的主要內(nèi)容和特色 008
第2章 基礎(chǔ)知識(shí) 011
2.1 基本概念和符號(hào) 011
2.2 圖論 011
2.3 矩陣?yán)碚?012
2.4 向量及矩陣不等式 013
2.5 線性系統(tǒng)理論 013
2.6 本章小結(jié) 014
第3章 多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)建模 015
3.1 多無(wú)人機(jī)群系統(tǒng) 015
3.1.1 四旋翼無(wú)人機(jī)建模 015
3.1.2 固定翼無(wú)人機(jī)建模 018
3.2 多無(wú)人機(jī)協(xié)同控制體系結(jié)構(gòu) 020
3.3 本章小結(jié) 021
第4章 狀態(tài)時(shí)延下的編隊(duì)跟蹤控制 022
4.1 引言 022
4.2 狀態(tài)時(shí)延下的時(shí)變編隊(duì)跟蹤控制 022
4.2.1 問題描述 022
4.2.2 編隊(duì)跟蹤協(xié)議設(shè)計(jì) 023
4.2.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 024
4.2.4 數(shù)值仿真 027
4.3 狀態(tài)時(shí)延下的分組編隊(duì)跟蹤控制 030
4.3.1 問題描述 030
4.3.2 編隊(duì)跟蹤控制協(xié)議設(shè)計(jì) 031
4.3.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 032
4.3.4 數(shù)值仿真 039
4.4 本章小結(jié) 044
第5章 通信受限下的編隊(duì)跟蹤控制 045
5.1 引言 045
5.2 事件觸發(fā)通信下的編隊(duì)控制 046
5.2.1 問題描述 046
5.2.2 編隊(duì)及事件觸發(fā)協(xié)議設(shè)計(jì) 047
5.2.3 編隊(duì)穩(wěn)定性分析 048
5.2.4 數(shù)值仿真 054
5.3 事件觸發(fā)通信下的編隊(duì)跟蹤控制 057
5.3.1 問題描述 057
5.3.2 編隊(duì)跟蹤及事件觸發(fā)協(xié)議設(shè)計(jì) 058
5.3.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 059
5.3.4 數(shù)值仿真 063
5.4 本章小結(jié) 066
第6章 有限時(shí)間下的編隊(duì)跟蹤控制 067
6.1 引言 067
6.2 有限時(shí)間事件觸發(fā)編隊(duì)跟蹤控制 067
6.2.1 問題描述 067
6.2.2 事件觸發(fā)編隊(duì)跟蹤協(xié)議設(shè)計(jì) 069
6.2.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 069
6.2.4 數(shù)值仿真 073
6.3 有限時(shí)間時(shí)變編隊(duì)合圍跟蹤控制 075
6.3.1 問題描述 075
6.3.2 時(shí)變編隊(duì)合圍跟蹤協(xié)議設(shè)計(jì) 076
6.3.3 編隊(duì)合圍跟蹤穩(wěn)定性分析 077
6.3.4 數(shù)值仿真 084
6.4 本章小結(jié) 087
第7章 網(wǎng)絡(luò)攻擊下的編隊(duì)跟蹤控制 088
7.1 引言 088
7.2 基于隱私保護(hù)的安全編隊(duì)控制 088
7.2.1 問題描述 089
7.2.2 基于量化數(shù)據(jù)和事件觸發(fā)機(jī)制的控制律設(shè)計(jì) 090
7.2.3 Paillier加密系統(tǒng)和加密控制架構(gòu)的設(shè)計(jì) 093
7.2.4 編隊(duì)控制穩(wěn)定性分析 096
7.2.5 數(shù)值仿真 101
7.3 拜占庭攻擊下的彈性編隊(duì)跟蹤控制 104
7.3.1 問題描述 104
7.3.2 彈性狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)與分析 107
7.3.3 編隊(duì)跟蹤控制器設(shè)計(jì)與分析 112
7.3.4 數(shù)值仿真 113
7.4 本章小結(jié) 116
第8章 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)跟蹤控制仿真驗(yàn)證 117
8.1 引言117
8.2 多無(wú)人機(jī)協(xié)同運(yùn)輸系統(tǒng)編隊(duì)跟蹤控制 118
8.2.1 問題描述 119
8.2.2 編隊(duì)跟蹤控制協(xié)議設(shè)計(jì) 122
8.2.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 123
8.2.4 ROS／GAZEBO仿真驗(yàn)證 127
8.3 離散時(shí)間多無(wú)人機(jī)協(xié)同運(yùn)輸系統(tǒng)編隊(duì)跟蹤控制 130
8.3.1 問題描述 130
8.3.2 編隊(duì)跟蹤控制協(xié)議設(shè)計(jì) 131
8.3.3 編隊(duì)跟蹤穩(wěn)定性分析 132
8.3.4 ROS／GAZEBO仿真驗(yàn)證 136
8.4 本章小結(jié) 140
第9章 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)跟蹤控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 141
9.1 引言 141
9.2 多無(wú)人機(jī)時(shí)變編隊(duì)與避障控制 142
9.2.1 問題描述 142
9.2.2 時(shí)變編隊(duì)與避障協(xié)議設(shè)計(jì) 143
9.2.3 時(shí)變編隊(duì)與避障控制穩(wěn)定性分析 146
9.2.4 OptiTrack／Tello實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 151
9.3 大規(guī)模無(wú)人機(jī)最優(yōu)編隊(duì)跟蹤控制 157
9.3.1 問題描述 157
9.3.2 最優(yōu)編隊(duì)跟蹤控制協(xié)議設(shè)計(jì) 160
9.3.3 最優(yōu)編隊(duì)跟蹤控制穩(wěn)定性分析 163
9.3.4 虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 167
9.4 本章小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 173
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