无人机编队控制与重构的拟态物理学方法

　　无人机集群作战是未来无人机的主要军事应用模式之一，灵活可扩展的编队能力是无人机集群遂行军事任务的重要支撑。《无人机编队控制与重构的拟态物理学方法》聚焦无人机的编队控制和重构问题，系统地建立了多层问题解决方案，针对各个子控制问题设计控制方法，探索利用拟态物理学的思想解决无人机路径跟踪、编队控制和重构等问题，并对所给出的系列方法进行了试验验证。该书突出前沿学科交叉和军事应用背景，注重思路和基础理论的阐述，力求使广大读者在了解无人机编队控制相关问题和掌握相关方法的同时，学会利用自然界的物理现象解决现实中的工程技术问题。《无人机编队控制与重构的拟态物理学方法》适合作为无人系统相关专业高年级本科生和研究生的扩展读物，也可作为无人系统相关专业工程技术人员的参考读物。

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第1章 绪论
1．1 背景
1．2 国内外研究现状及分析
1．2．1 编队控制方法研究现状
1．2．2 编队重构问题研究现状
1．2．3 拟态物理学方法
1．2．4 研究现状分析
1．3 本书的主要内容
1．4 本书的组织结构
第2章 无人机编队控制与重构问题分析建模及分层解决方案
2．1 无人机编队控制及重构问题建模
2．1．1 无人机模型
2．1．2 编队的参考轨迹
2．1．3 拟态物理学要素建模
2．2 无人机编队控制与重构问题分析
2．2．1 无人机编队过程分解
2．2．2 无人机编队控制问题分解
2．2．3 无人机编队重构问题类型划分
2．3 无人机编队控制与重构问题分层解决方案
2．3．1 基于自抗扰控制的无人机底层控制
2．3．2 基于虚拟力的长机轨迹跟踪引导律
2．3．3 液体球启发的编队控制
2．3．4 基于拟态物理学的编队重构策略
2．4 本章小结
第3章 基于自抗扰控制的无人机底层控制
3．1 小型无人机的底层控制问题
3．2 自抗扰控制方法简介
3．2．1 跟踪微分器
3．2．2 扩张状态观测器
3．2．3 非线性组合单元
3．3 基于自抗扰控制的姿态和速度控制器
3．3．1 纵向运动方程分析及简化
3．3．2 横侧向运动方程分析及简化
3．3．3 速度和姿态控制器设计
3．4 控制器鲁棒性测试
3．5 本章小结
第4章 基于虚拟力的无人机轨迹和路径跟踪
4．1 无人机轨迹和路径跟踪及障碍规避方法综述
4．1．1 路径和轨迹跟踪
4．1．2 障碍规避
4．2 基于虚拟力的轨迹跟踪引导律
4．3 稳定性及收敛性分析
4．3．1 直线跟踪
4．3．2 圆形轨迹跟踪
4．3．3 变曲率曲线跟踪
4．4 引导律在路径跟踪中的应用
4．5 轨迹和路径跟踪过程中的障碍规避
4．6 算例验证
4．6．1 算例1：直线轨迹跟踪
4．6．2 算例2：圆形轨迹跟踪
4．6．3 算例3：变曲率曲线跟踪
4．6．4 算例4：路径跟踪问题中的应用
4．6．5 算例5：障碍规避
4．7 本章小结
第5章 液体球启发的拟态物理学编队控制方法
5．1 基于虚拟弹簧网络的液体球模型
5．1．1 虚拟角度弹簧
5．1．2 虚拟弹簧网络模型
……
第6章 基于拟态物理学的无人机编队重构方法
第7章 无人机编队控制与重构试验
参考文献