基于改進MPC 的分布式大間距多車編隊控制研究（上）

鄭屹天，郭志強，趙建新，張宏映

（北方自動控制技術研究所，太原 030006）

0 引言

隨著無人平臺及智能技術發展，多平臺編隊控制在運輸、偵察、突擊等方面有著廣泛應用，多智能體系統（MAS）的編隊控制成為重要課題［1-2］，純無人編隊方法已經應用于無人機［3-5］、無人艦艇［6-8］等空中、海上戰場領域。然而，對于地面領域［9］，其地形及電磁場環境復雜，平臺視野受限且通信網絡并不穩定，純無人車編組自主分析、決策能力不足，由控制中心遠程控制的一般編隊方法少有實現。

常用的編隊控制方法有領航跟隨法、虛擬結構法和基于行為法［10-14］，其中，領航跟隨法因其簡單快速、控制穩定被廣泛運用。文獻［15-16］可以看出MPC 方法在軌跡跟蹤方面能夠處理其他方法難以解決的多約束、非線性等問題，這為編隊控制提供了很好的設計思路，很多學者在車輛編隊控制中采用MPC 方法設計控制器。文獻［17］設計了一種基于樣條曲線的分布式MPC 控制器，并通過交替方向乘子法解算，完成了高實時性的穩定編隊控制，然而該方法并不適用于一般的非完整約束模型。文獻［18］設計了一種分布式非線性MPC 控制器，采用GPNN算法求解控制器優化問題，完成了基于領航跟隨法的編隊控制，然而，其虛擬領航者軌跡同樣是事先規劃的已知路徑。上述文獻實驗中，領航者與跟隨者編隊間距較小，且系統工況接近期望軌跡。

值得注意的是，系統工作點與期望軌跡相近的假設條件在實際工況中并不滿足，同時編隊軌跡并不總是預先規劃的。……