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鸟群行为启发的无人机集群协同控制算法

无人机集群,鸟群行为,仿生控制

六、体系博弈与控制优化 > 6.体系控制与优化

为了在低空环境下实现大规模高密度无人机集群避障时的快速性、一致性与安全性，本文提出了一种受鸟群行为启发的多层级分布式控制算法优化无人机集群运动中的避障问题。在无人机行为维度，分析了欧椋鸟群中观察到的过阻尼信息传播与同步转向的特征，并考虑无人机的安全距离约束，结合基于人工势场方法的距离保持机制与基于惯性自旋模型的速度匹配机制建立共识控制算法。在集群控制维度，结合鸽群中观察到的速度相关性、领导-跟随者定向信息传播和多层控制网络等特征，与共识控制算法融合，提出了无人机集群多层级分布式控制算法，通过维持无人机局部固定间距与层级间速度匹配实现避障时的集群一致性。并在多个模拟案例中进行了对比实验，验证所提出控制算法在避障层面的有效性、快速性与安全性。