一种基于动态事件触发的多无人船航向一致性控制方法

技术特征：
1.一种基于动态事件触发的多无人船航向一致性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据多无人船系统中每条无人船的航向、通信、状态信息建立通信拓扑图，搭建每条无人船的数学模型；(2)根据无人船航向角的理想值与实际值计算每条无人船的航向偏差变量，利用通信拓扑图中每条无人船的邻接矩阵及偏差变量，建立对应事件触发机制下的多无人船航向一致性控制模型；(3)引入采样控制机制，建立触发机制的触发条件，将动态事件触发控制模型应用到每条无人船的控制器中，实现多无人船航向一致性。2.根据权利要求1所述的多无人船航向一致性控制方法，其特征在于，所述每条无人船的数学模型表达式：其中x
i
表示航向角，u
i
表示航向角速度控制变量，t表示时间，i为变量，用来区分不同的无人船体。3.根据权利要求2所述的多无人船航向一致性控制方法，其特征在于，令表示船i的事件触发时刻的序列，对于定义航向偏差变量的表达式为：其中，表示航向角实际值；所述多无人船航向一致性控制模型表达式为：其中a
ij
表示邻接矩阵中i行j列的元素，n为系统中无人船数量；对于表示邻接矩阵中i行j列的元素，n为系统中无人船数量；对于4.根据权利要求3所述的多无人船航向一致性控制方法，其特征在于，当多无人船航向一致时，所有无人船的航向角都与每个无人船初始航向角累计和的平均值相同，表达式为：其中x
i
(0)为航向角x
i
(t)初始值。5.根据权利要求4所述的多无人船航向一致性控制方法，其特征在于，所述引入采样控制机制，建立触发机制的触发条件的步骤包括：令h代表系统的采样周期，假设无人船智能体通过时钟进行物理同步，每条无人船仅在采样时间t＝h,2h,...检测事件触发条件，事件触发时间集合是采样时间集合{0,h,2h,
…
}的子集，事件触发的最小时间间隔为h，所述触发条件的表达式为：
其中，其中，式中θ
i
，β
i
，δ
i
，σ均为正参数，d
i
为入度矩阵，ζ
i
(0)＞0；将t时刻系统中每条无人船的航向角、航向角实际值、航向偏差表示成矩阵形式，表达式分别为：x(t)＝[x1(t),
…
,x
n
(t)]
t
e(t)＝[e1(t),
…
,e
n
(t)]
t
根据矩阵形式将无人船数学模型改写为矩阵形式，表达式为：其中l为对应的拉普拉斯矩阵，假设多无人船系统通信联通拓扑图具有无向图和连通图；当参数满足以下条件时，在动态事件触发条件下的控制模型保证无人船航向以指数形式实现平均一致性：式实现平均一致性：式实现平均一致性：其中，λ
n
表示l的最大特征值。

技术总结
本发明公开了一种基于动态事件触发的多无人船航向一致性控制方法，包括如下步骤：(1)根据多无人船系统中每条无人船的航向、通信、状态信息建立通信拓扑图，搭建每条无人船的数学模型；(2)根据无人船航向角的理想值与实际值计算每条无人船的航向偏差变量，利用通信拓扑图中每条无人船的邻接矩阵及偏差变量，建立对应事件触发机制下的多无人船航向一致性控制模型；(3)引入采样控制机制，建立触发机制的触发条件，将动态事件触发控制模型应用到每条无人船的控制器中，实现多无人船航向一致性。本发明通过设计分布式动态事件触发算法，无人船之间的通信将大幅降低，节省了更多的通信资源。源。


技术研发人员：赵中原 梁旭 郭大力
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/6/7