本书在深入分析无人机模型特点的基础上，重点对多无人机智能自主协同控制问题进行研究。全书以当前国内外在该领域的最新研究成果为背景，提炼其中的关键科学问题，包括多无人机的任务决策、运动规划、编队生成、编队保持、编队重构、故障诊断与容错控制、通信网络优化与通信资源分配等。在此基础上，本书将人工智能、类脑智能与协同控制算法相结合，建立了面向多无人机系统的智能自主协同控制理论框架。
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编者的话
前言
第1章 绪论 1
1.1 多无人机智能自主协同控制基本概念 2
1.2 多无人机智能自主控制研究现状 4
1.2.1 国内外研究项目概述 4
1.2.2 多无人机任务决策 12
1.2.3 多无人机运动规划 15
1.2.4 多无人机编队控制 17
1.2.5 多无人机故障诊断与容错控制 20
1.2.6 多无人机通信组网 22
1.3 多无人机智能自主协同控制难点分析 26
1.4 撰写特点和内容安排 28
1.5 小结 30
参考文献 30
第2章 无人机模型 39
2.1 坐标系与状态变量 39
2.1.1 坐标系 39
2.1.2 描述三种典型无人机的状态变量 41
2.1.3 坐标系之间的转换关系 43
2.2 固定翼无人机模型 46
2.2.1 固定翼无人机质心平动模型 46
2.2.2 固定翼无人机绕质心转动模型 48
2.3 单旋翼无人机模型 52
2.3.1 单旋翼无人机质心平动模型 52
2.3.2 单旋翼无人机绕质心转动模型 54
2.4 四旋翼无人机模型 56
2.4.1 四旋翼无人机质心平动模型 56
2.4.2 四旋翼无人机绕质心转动模型 58
2.5 小结 60
参考文献 60
第3章 多无人机任务决策 61
3.1 多无人机集中式任务决策 61
3.1.1 问题描述 61
3.1.2 面向全局任务收益的多无人机集中式任务决策 62
3.1.3 面向任务优先级的多无人机集中式任务决策 74
3.2 多无人机分布式任务决策 88
3.2.1 类脑智能算法 89
3.2.2 问题描述 92
3.2.3 基于类脑智能算法的多无人机分布式任务决策 94
3.3 小结 116
参考文献 116
第4章 多无人机运动规划 117
4.1 基于路径点的多无人机运动规划 117
4.1.1 问题描述 118
4.1.2 基于自适应高斯伪谱法的求解策略 120
4.1.3 仿真验证 127
4.2 基于深度强化学习的多无人机运动规划 133
4.2.1 问题描述 133
4.2.2 基于深度强化学习的求解策略 135
4.2.3 仿真验证 142
4.3 小结 143
参考文献 144
第5章 多无人机编队生成控制 145
5.1 无人机姿态稳定控制 145
5.1.1 问题描述 145
5.1.2 基于超螺旋滑模的姿态稳定控制器设计 146
5.1.3 基于自适应超螺旋滑模的姿态稳定控制器设计 156
5.2 无人机轨迹跟踪控制 169
5.2.1 基于双闭环结构的无人机轨迹跟踪控制原理 169
5.2.2 问题描述 170
5.2.3 基于高阶滑模算法的双闭环轨迹跟踪控制器设计 171
5.3 小结 184
参考文献 185
第6章 多无人机编队保持鲁棒自适应控制 186
6.1 全局通信拓扑未知情形下的多无人机编队保持控制 186
6.1.1 通信拓扑未知情形下的自适应设计基本原理 187
6.1.2 基于自适应算法的多无人机编队保持控制 190
6.1.3 仿真验证 203
6.2 考虑避碰约束的多无人机自适应编队保持控制 207
6.2.1 问题描述 207
6.2.2 考虑避碰约束的自适应分布式控制器设计 209
6.2.3 仿真验证 216
6.3 小结 221
参考文献 221
第7章 多无人机编队安全重构控制 223
7.1 全局通信拓扑已知情形下的多无人机编队重构 223
7.1.1 问题描述 223
7.1.2 超螺旋干扰观测器设计 225
7.1.3 基于势能函数的编队重构控制器设计 229
7.1.4 仿真验证 237
7.2 全局通信拓扑未知情形下的多无人机编队重构 242
7.2.1 自适应编队重构问题描述 242
7.2.2 自适应编队重构控制器设计 243
7.2.3 仿真验证 251
7.3 小结 256
参考文献 256
第8章 多无人机故障诊断与容错控制 257
8.1 基于被动容错的多无人机分布式有限时间容错控制 257
8.1.1 问题描述 258
8.1.2 多无人机分布式有限时间容错控制器设计 259
8.2 基于主动容错的多无人机故障诊断及容错控制一体化设计 278
8.2.1 问题描述 279
8.2.2 基于状态反馈的多无人机故障诊断及容错控制一体化设计 280
8.2.3 基于输出反馈的多无人机故障诊断及容错控制一体化设计 292
8.3 小结 304
参考文献 304
第9章 多无人机通信网络优化 305
9.1 基于联盟博弈的无人机集群分簇 305
9.1.1 问题描述 306
9.1.2 联盟博弈模型 309
9.1.3 基于联盟切换的求解策略 310
9.1.4 仿真验证 314
9.2 基于网络形成博弈的多无人机路由选择 318
9.2.1 问题描述 319
9.2.2 网络形成博弈模型 325
9.2.3 考虑循环迭代的求解策略 326
9.2.4 仿真验证 330
9.3 小结 333
参考文献 334
第10章 多无人机通信资源分配 335
10.1 基于非合作博弈的多无人机信道资源分配 335
10.1.1 问题描述 336
10.1.2 非合作博弈模型 338
10.1.3 基于最佳响应的求解策略 339
10.1.4 仿真验证 343
10.2 基于凸优化的多无人机时隙和功率资源分配 345
10.2.1 问题描述 346
10.2.2 基于凸优化的求解策略 351
10.2.3 仿真验证 361
10.3 小结 366
参考文献 366
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