考虑未知输入的异构集群系统群体智能合围跟踪控制王林波1,王蒙一1*,周思全1,江涌2,化永朝3,董希旺3,41.北京电子工程总体研究所,北京100854;2.中国长峰机电技术研究设计院,北京100854;3.北京航空航天大学人工智能研究院,北京100191;4.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083*E-mail:wmy_casic@163.com收稿日期:2021-08-14;接受日期:2021-11-04;网络版发表日期:2022-08-03科技创新2030-“新一代人工智能”重大项目(编号:2018AAA0102305)资助摘要集群系统合围跟踪控制是群体智能涌现在运动控制层面的实现途径之一,在智能化战争时代具有广阔的应用前景.本文面向未来空地群体智能作战中护卫任务的应用需求,聚焦军品押送、重要人物护送等典型任务场景,研究了异构集群系统考虑领导者具有未知输入的分布式编队-合围跟踪控制问题,以实现复杂环境下空地协同智能作战.首先引入代数图论知识,建立具有未知输入的异构集群系统模型,提出了一种编队构型生成系统.之后结合自适应控制律,利用邻居局部信息交互设计了基于边的分布式编队-合围跟踪控制器,并证明了闭环系统的稳定性.此外,对异构集群系统涌现出的更复杂的群体智能特征进行了分析与总结.最后,通过数值仿真验证了本文所提出的方法能够实现预期的编队-合围跟踪控制,并建立了实物等效验证系统,对控制方法的有效性进行了验证,为实际情况下大规模空地协同智能作战提供了有力的理论支撑.关键词异构集群系统,合围跟踪控制,未知输入,群体智能1引言近年来,随着智能化战争时代的来临,无人化作战概念被各大国广泛应用于军事中.由于高隐蔽性和低成本性,无人系统常被作为袭击武器,这使得空地安全备受威胁.据外媒报道,以色列新研制的Harop反辐射无人机(图1)能够集群发射,对防空系统的雷达采取饱和式攻击,近日已突破叙利亚“铠甲”防空系统.此前,伊朗二号人物苏莱曼尼一行在离开机场途中遭到美国无人机空袭丧命,国内也曾多次报道武装押运车被不明无人机暗中窥探的消息,显然,无人系统的袭击对人力护卫提出了巨大挑战.因此,为了更好地在复杂环境中应对空地潜在袭击,减少人力物力损失,需要大力发展新型的无人护卫系统,更加智能地侦察反击潜在的威胁.面对高度多样性和复杂性的护卫任务需求,以及引用格式:王林波,王蒙一,周思全,等.考虑未知输入的异构集群系统群体智能合围跟踪控制.中国科学:技术科学,2023,53:291–306WangLB,WangMY,ZhouSQ,etal.Formation-containmenttrackingintelligentcontrolforheterogeneous...
